2022年12月15日,蜂巢能源在常州举办了以“乘蜂·驭未来”为主题的第三届电池日活动。
在这次发布会上,蜂巢能源董事长兼CEO杨红新代表蜂巢能源,在现场发布了蜂巢能源全新一代的高安全动力电池系统化解决方案——龙鳞甲电池,通过应用热电分离、空间功能集成设计等先进技术,让动力电池的单体安全性和系统安全性均得到了全面提升。另外,龙鳞甲电池还会有更好的续航表现,据悉其磷酸铁锂版本可以让纯电动汽车视线800km+的续航能力,刷新磷酸铁锂电池续航的新纪录。
除了龙鳞甲电池之外,蜂巢能源这次还发布了一项名为“飞叠”的超高速叠片技术3.0,在传统叠片工艺上又进行了一次创新性的变革,另外还有高锰铁镍电池和纳米网硅负极,并且还宣布了蜂巢能源在储能领域的布局,开启了“动力电池+储能电池”的双轮驱动战略。
这次是蜂巢能源第三次举办电池日活动,很好的展示了蜂巢能源最新的技术储备以及未来的战略规划,向行业展现了蜂巢能源作为一家全球一流动力电池企业的科创实力。
解决电池安全痛点,单体安全+系统安全双提升
关注电池行业的朋友会发现,近两年磷酸铁锂电池似乎在慢慢成为主流,原因主要有两方面,首先就是本征安全突出,其次就是成本相对较低。但也并非十全十美,组成电池包后的磷酸铁锂电池,其安全性仍然有进步空间,另一方面则是能量密度弱于三元电池,续航能力不算极致。
针对以上的痛点,蜂巢能源此次重磅发布的龙鳞甲电池,给行业带来了一套兼顾高安全和高续航的解决方案。
首先来看安全性方面,蜂巢能源从电池系统热失控入手,采用创新的短刀电芯底出防爆阀设计。该设计的出发点在于,传统电池包系统的很多风险来源于单个电芯热失控后的连锁反应,这是因为常规电池包电芯的防爆阀设计安排在了顶部,而且防爆阀上方还要预留泄压通道,把喷发物引导到侧面或者底部排出,这个过程中就很容易蔓延到相邻的电芯,从而导致连锁反应。
而龙鳞甲则将防爆阀设计到了底部,在某个电芯热失控的时候,则可以视线定向泄压,让喷发物按照指定路径快速排出,从而不蔓延到周边其它电芯上。另外这项技术还有一个好处,那就是底出防爆阀可以提升体积利用率,在单位空间内可以放下更多的电芯,相应的也就提升了一定的续航能力。
在电池包层级方面,龙鳞甲则采用了“热-电分离”设计,这种设计可以让热失控泄压区和电源传送区各自独立,从而大幅度降低热失控时内部高压拉弧、打火的失效概率,此举也可以显著提升事故发生后的安全性。
在冷却方式上,龙鳞甲则采用了双面冷却设计,电芯和冷却板的接触面积更大,换热能力提到了显著提升。而在结构方面,龙鳞甲电池方案采用了高强钢+弹性支架的设计,为热失控建立了一个安全稳定的泄压通道,同时在碰撞时,也降低了电池包故障概率。
通过以上多种技术和举措,让龙鳞甲多方面安全性有了明显提升,做到了单电芯失控不扩散相邻电芯、整包不起火。
蜂巢能源在电池安全方面一直有着不懈追求,此前也有不少创新技术,比如通过超高速叠片工艺提升电池单体良品率、通过短刀电芯加强电芯级安全、通过蜂云平台的实时监控来做故障预警等。而这次发布的新一代龙鳞甲电池方案,则是蜂巢能源又一次的技术创新提升。
“龙鳞甲”在传说中,是龙族收集了每一条龙身上最硬的一片龙鳞打造而来的鳞甲。所以蜂巢能源将新一代电池方案取名为“龙鳞甲电池”,首先是因为取其无比坚固之意,另一方面也有集大成者的意思。
那解决完了安全问题,龙鳞甲电池方案的第二个追求自然就是续航能表现。现如今电池材料本身没有革命性提升,所以想要提升整体续航表现,只能从无数细节下手。在能量密度方面,蜂巢能源遵循了从材料、电芯到电池结构的系统性思维,优化电芯和系统两大方面,电芯方面采用了能量密度更高的磷酸铁锂电芯;而在细葱层面,则是通过系统结构件功能集成、空间功能集成技术,来实现单位体积内能量密度的提升。
经过以上种种优化,龙鳞甲电池系统体积成组效率提升到了76&,从而让车辆可以视线800km+的续航能力,而采用高锰铁镍电芯则续航可以超过900km,三元电芯则可以突破1000km,如此显著的提升,可以帮助整车企进一步拓展车型的续航里程上限。
集电池技术创新之大成
除了安全和续航之外,现如今电池还有一项关键的能力,那就是充电性能。这方面,龙鳞甲电池系统的快充性能突出,匹配三元电芯时还可以支持4C快充。
当然,快速充电能力不是凭空而来,想要增强快充能力,也要解决快充时的电池升温,所以对电池系统的热管理能力提出了很高要求。
龙鳞甲电池减少了20%的结构件,让电池包减重10-20kg,这样一来,不仅提升了整车续航能力,也降低了生产成本,提高了生产效率,一举多得。
另外,龙鳞甲电池系统也支持拓展CTC(电池车身一体化技术),拥有机枪的兼容性,可兼容多种化学体系,也可搭载在从A00到C级系列车型上。这种极致的兼容性不仅为整车企业缩短了新车的开发周期,也可以进一步降低采购成本。
这样安全、续航出色,拥有极致兼容性的龙鳞甲电池方案,必然会吸引很多厂家,在活动现场,蜂巢能源董事长兼CEO杨红新宣布,即日起接受全球预定。另外他还表示,龙鳞甲电池将会陆续搭载到2023年量产车型上,具体包括一款2023年10月份量产的SUV车型,以及一款2023年10月量产的轿跑车,很快消费者和行业都会见到搭载龙鳞甲电池的量产车。
多项技术创新,未来更精彩
除了龙鳞甲电池之外,这次发布会现场蜂巢能源还发布了多项重磅技术突破,以及企业的未来动态。
首先就是蜂巢能源一直主打的叠片工艺将会持续进化,现在已经发展到了超高速叠片技术3.0,并且蜂巢能源为它起了一个“飞叠”的名字。量化成数字来看,蜂巢能源第一代叠片技术的效率为0.6秒/片,第二代0.45/片。而第三代“飞叠”技术效率达到了0.125秒/片的效率。
除了效率上的提升,第三代“飞叠”技术的叠片机占地面积减少了45%,而且还集成了极片放卷、裁切、热压功能、叠片 CCD 在线监测、HI-POT在线监测,实现单片不良全检。在一致性方面,更采用创新压刀结构,叠片对齐精度也得到提升。
现场蜂巢能源还发布了高锰铁镍和纳米网硅负极相关技术。
高锰铁镍电池是蜂巢能源针对磷酸铁锂电池密度瓶颈,提出的新产品方案。主要特点有,这种电池不含钴,所以高锰铁镍电池成本可控;同时其能量密度,又比磷酸铁锂更高,所以续航潜力会更大。
与传统磷酸铁锂电池包相比,蜂巢能源的高锰铁镍电池包续航能够提升100km,低温性能提升2倍;与同体积密度的三元电池包相比,整包成本要降低9.5%。蜂巢能源预计高锰铁镍电池包重量能量密度为 220WH/kg,体积能量密度为 503 Wh/L,量产时间预计2024 年。
而纳米网硅负极,则是蜂巢能源为高能量密度电池提出的负极技术方案。为了这项技术方案,蜂巢能源还自主开发了筑网束硅技术、硅碳融合技术、双层包覆技术,循环寿命较进口同类产品提升 10%。
纳米网硅负极材料的特点是,高容量、高首效、低膨胀、低产气、长寿命,支持4C 快充。
蜂巢能源预计,未来纳米网硅负极搭配高镍正极,将率先在大圆柱电芯上实现应用,可以实现能量密度≥300Wh/kg。在未来产能进度上,预计在2025年,蜂巢能源搭配纳米网硅负极的高能量密度电芯产能将达到 5GWh。
蜂巢能源第三届的电池日,和之前两届一样,都输出了大量硬核科技成果,这些技术成果都源于蜂巢能源对科技创新的重视,源于蜂巢科技在研发方面的高投入。根据蜂巢能源申请科创板IPO的招股书上显示,2019年至2021年,蜂巢能源累计投入研发费用为15亿元,占到了营收比例的20.71%。
电池日上,杨红新也表示了自己对技术创新的看法——十年前,电池企业靠产品技术取胜;五年前,靠差异化定位取胜;但进入TWh时代,靠技术+制造取胜。蜂巢能源当前在科技创新、智能制造领域的充分投入,就是为了在长期竞争中保持优势。