10月29日，江蘇常州，蜂巢能源L600短刀片磷酸鐵鋰電芯在其金壇工廠量產(chǎn)下線。
動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)演化中，電芯長薄化已成為全球主流共識(shí)。截至目前，包括比亞迪、LG能源、蜂巢能源等國內(nèi)外電池企業(yè)都在長薄化電芯上做了重點(diǎn)布局。
最先行動(dòng)的是比亞迪，目前，其刀片電池已經(jīng)大規(guī)模量產(chǎn)，除了自身車型的全覆蓋外，還在加速外部車企的應(yīng)用導(dǎo)入。
另外一家布局長薄結(jié)構(gòu)電芯的中國企業(yè)是蜂巢能源。
早在2019年４月的上海國際車展上，蜂巢能源在業(yè)內(nèi)首次亮相就展示了內(nèi)部代號(hào)為“L600”的短刀片磷酸鐵鋰電芯，L代表Long cell, 600代表600mm左右的長度。
今年6月，在工信部發(fā)布的345批公告中，長城歐拉一款車型配套了蜂巢能源的磷酸鐵鋰電池包，據(jù)了解，該車型采用的就是蜂巢能源的L600短刀片磷酸鐵鋰電芯。
就在近日，高工鋰電獲悉，蜂巢能源為配套歐拉的一款L600短刀片磷酸鐵鋰電芯已經(jīng)量產(chǎn)，基于該電芯的矩陣電池包也量產(chǎn)在即。
對(duì)此，高工鋰電實(shí)地到訪位于常州金壇的蜂巢能源動(dòng)力電池工廠，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研其L600短刀片磷酸鐵鋰電芯的實(shí)際量產(chǎn)情況，并對(duì)于蜂巢能源選擇L600短刀片磷酸鐵鋰電芯路線的背后原因、產(chǎn)業(yè)化制造難題破解、成組及Pack策略選擇等核心問題進(jìn)行了深度交流。
蜂巢能源技術(shù)相關(guān)負(fù)責(zé)人向高工鋰電介紹，L600短刀片磷酸鋰鐵電芯就是蜂巢能源此前對(duì)外展示的L6電芯，該電芯已經(jīng)在近期正式量產(chǎn)，第一代型號(hào)為184Ah，采用疊片磷酸鐵鋰技術(shù)，在能量密度、循環(huán)壽命、快充等性能上都有明顯的優(yōu)勢(shì)，將是蜂巢能源繼無鈷電池之后的又一個(gè)拳頭產(chǎn)品。
同時(shí)，該量產(chǎn)電芯產(chǎn)品通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，搭載在磷酸鐵鋰矩陣電池包上，可實(shí)現(xiàn)PACK在空間利用率、能量密度和安全性方面的明顯提升，可有效解決磷酸鐵鋰電池低溫性能差、續(xù)航里程短等行業(yè)難題。
01
蜂巢為何選擇“短刀片”？
在蜂巢能源常州金壇工廠，高工鋰電看到剛下線的L600短刀片磷酸鐵鋰電芯，與目前的主流電芯相比，該產(chǎn)品長而薄，長度600mm左右。而對(duì)比比亞迪對(duì)外公開展示的長度為1m左右的刀片電池，蜂巢能源的這款電芯長度僅為其一半，因此可以將其稱為“短刀片”。
“長薄結(jié)構(gòu)電芯散熱性明顯提高，且本身可以作為結(jié)構(gòu)件，疊加無模組技術(shù)，可以使安全性更好、成本更低、體積能量更高，因此將成為動(dòng)力電池主流發(fā)展方向?！?
蜂巢能源技術(shù)負(fù)責(zé)人向高工鋰電表示，電芯結(jié)構(gòu)的長薄化是動(dòng)力電池演化的行業(yè)共識(shí)，也是蜂巢能源在成立一開始就重點(diǎn)發(fā)力的方向之一。
對(duì)于為何將長薄電芯的設(shè)計(jì)選擇為600mm的長度，蜂巢能源給出的思路是，主要基于尺寸兼容性、電芯性能發(fā)揮、規(guī)?；圃煲蟮榷鄠€(gè)維度的綜合考量結(jié)果。
從兼容性來看，L600短刀片磷酸鐵鋰電芯長薄化設(shè)計(jì)，突顯疊片工藝電池優(yōu)異性能，支持切換590標(biāo)準(zhǔn)模組，實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)方案靈活變化，以高標(biāo)準(zhǔn)化、靈活性的特點(diǎn)可最大化降低電池包的設(shè)計(jì)難度。
基于該電芯，可廣泛適配以大眾MEB、長城A30及后續(xù)DE30為代表的全新純電動(dòng)平臺(tái)車型，實(shí)現(xiàn)A0級(jí)以上車型500km以上續(xù)駛里程。
與此同時(shí)，兩側(cè)出極柱的電芯設(shè)計(jì)，可支持pack環(huán)節(jié)采用上下雙水冷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)2~4C快充性能，滿足800V高壓電氣架構(gòu)高端車型應(yīng)用，同時(shí)與CTC全新技術(shù)具有更好匹配性。
從電芯性能的發(fā)揮上來看，L600短刀片磷酸鐵鋰電芯在安全性、循環(huán)壽命等表現(xiàn)上都有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。
蜂巢能源技術(shù)人員介紹，該電芯通過尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，長度增加，厚度減薄，在散熱、膨脹、能量密度上更具優(yōu)勢(shì)，同時(shí)本身還可以作為結(jié)構(gòu)件，增強(qiáng)電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
高工鋰電獲悉，L600短刀片磷酸鐵鋰電芯已全面通過過充、撞擊、震動(dòng)、跌落、短路等系列安全性能測(cè)試，總體性能表現(xiàn)明顯優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)，尤其是順利通過了針刺試驗(yàn)，充分顯示出產(chǎn)品的高安全品質(zhì)特點(diǎn)。
此外，在循環(huán)壽命方面，單體電芯循環(huán)次數(shù)超過4000次，第一代產(chǎn)品已具備超長循環(huán)壽命。
從規(guī)?；a(chǎn)制造的角度出發(fā)，長薄電芯面臨的最大問題是良率的控制和大規(guī)模制造的效率問題。
蜂巢能源介紹，相比其它長度，L600短刀片磷酸鐵鋰電芯在長短之間找到了一個(gè)相對(duì)平衡點(diǎn)，不僅在通用性、適配性方面表現(xiàn)優(yōu)異，且在良率控制和大規(guī)模工業(yè)化量產(chǎn)方面優(yōu)勢(shì)明顯。
基于蜂巢能源的高速疊片技術(shù)和車規(guī)級(jí)AI智能動(dòng)力電池工廠，可以保證該電芯高質(zhì)量高效率生產(chǎn)。
02
“短刀片”背后的制造秘密
事實(shí)上，相比目前主流的電芯規(guī)格，長薄電芯的制造的確難度更大。為了保障L600短刀片磷酸鐵鋰電芯的規(guī)模化生產(chǎn)，蜂巢能源基于車規(guī)級(jí)AI智能動(dòng)力電池工廠，在制造環(huán)節(jié)還做了一系列優(yōu)化和升級(jí)。
在蜂巢能源常州金壇工廠，蜂巢能源技術(shù)人員向高工鋰電介紹，除了高速疊片設(shè)備之外，L600短刀片磷酸鐵鋰電芯的制造產(chǎn)線中還應(yīng)用了磁懸浮物流線、頂蓋側(cè)縫焊連續(xù)焊接等創(chuàng)新性技術(shù)。
在目前主流電芯制造的物流線上，一般采用皮帶物流線，蜂巢能源針對(duì)L600短刀片磷酸鐵鋰電芯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及產(chǎn)品質(zhì)量考慮，導(dǎo)入了磁懸浮物流線技術(shù)。
L600短刀片磷酸鐵鋰電芯的單極組重量約1.3Kg，極組主體長度尺寸559mm，重量、長度尺寸約是其它極組的1至2倍。因此其極組對(duì)疊片至熱壓轉(zhuǎn)運(yùn)過程中極組對(duì)齊度的保證要求更高，傳統(tǒng)的皮帶物流線很難勝任要求。
蜂巢能源技術(shù)人員介紹，針對(duì)上述情況，L600短刀片磷酸鐵鋰電芯疊片至熱壓物流方式采用了磁懸浮物流線，來保證產(chǎn)品質(zhì)量要求。
相比于傳統(tǒng)皮帶物流線，磁懸浮物流線傳輸效率更高，可以達(dá)到皮帶物流線的6倍，同時(shí)，磁懸浮方式小車的加減速更加均勻，極組對(duì)齊度更易保證。
此外，磁懸浮采用潤滑滾動(dòng)，相比于皮帶線的滑動(dòng)干摩擦，可以減少異物，且一致性更高，無碰撞問題。
對(duì)于長薄電芯而言，組裝環(huán)節(jié)的焊接也是一個(gè)棘手的難題，蜂巢能源技術(shù)人員介紹，長薄電芯電芯為長條結(jié)構(gòu)，變形量大，焊接難度高。
針對(duì)L600短刀片磷酸鐵鋰電芯特點(diǎn)，蜂巢能源在電芯頂蓋周邊焊接采用側(cè)縫連續(xù)焊接技術(shù)，該技術(shù)采用電芯旋轉(zhuǎn)+激光出射頭聯(lián)動(dòng)，同時(shí)在R角位置減小激光能量密度，實(shí)現(xiàn)了頂蓋側(cè)縫的連續(xù)焊接。
相較傳統(tǒng)拼接焊，連續(xù)焊接的焊縫質(zhì)量一致性更有保障。另外再導(dǎo)入環(huán)形光斑，在提高焊接速度、效率的同時(shí)，減少焊接過程異物的產(chǎn)生。
基于L600短刀片磷酸鐵鋰電芯的產(chǎn)線優(yōu)化不止于此，蜂巢能源介紹，為了保證高質(zhì)量高效率的生產(chǎn)，其在現(xiàn)場(chǎng)管控做了很多的措施，這包括導(dǎo)入極組入殼前少抓取設(shè)計(jì)、防止劃傷和過程變形的設(shè)計(jì)等，在基于蜂巢能源車規(guī)級(jí)AI智能動(dòng)力電池工廠的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，最終保證了L600短刀片磷酸鐵鋰電芯的規(guī)?；慨a(chǎn)。
03
“短刀片”矩陣電池包量產(chǎn)倒計(jì)時(shí)
L600短刀片磷酸鐵鋰電芯量產(chǎn)后，蜂巢能源基于該電芯的矩陣電池包也將進(jìn)入量產(chǎn)倒計(jì)時(shí)。
高工鋰電獲悉，該電池包產(chǎn)線將在蜂巢能源位于江蘇泰州的電池工廠生產(chǎn)。
蜂巢能源介紹，該款電池包基于L600短刀片磷酸鐵鋰電芯，整合了電池恒溫和低溫續(xù)航無衰減等核心技術(shù)，采用CTP的全新PACK方案，在整體性能上有非常明顯的提升。
相較于傳統(tǒng)模組電池包，其空間利用率可提高17%，體積能量密度提升30%，成組效率增加12%，能量密度增加9%，整包帶電量增加24%，PACK零部件則減少20%，電池系統(tǒng)總成本降低10%。
在能量密度方面，L600短刀片磷酸鐵鋰電芯結(jié)合矩陣式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電池包體積成組效率達(dá)到48.55%，比傳統(tǒng)電池包的利用空間更加合理，可以幫助車企以更低的成本獲得500km以上的續(xù)航里程。
在耐寬溫性能和充電方面，磷酸鐵鋰矩陣電池包采用自動(dòng)恒溫控制技術(shù)+一體式冷卻板+溫度監(jiān)控的模式，能夠精確調(diào)控電池包溫度，實(shí)現(xiàn)整包的溫度均衡，整包溫差控制在5℃以內(nèi)。
此外，得益于蜂巢能源設(shè)計(jì)的超快加熱速度以及保溫技術(shù)，0-80%SOC快充時(shí)間控制在30min以內(nèi)。
對(duì)于磷酸鐵鋰電池體系而言，冬季低溫掉電是目前面臨的最大挑戰(zhàn)。針對(duì)此，蜂巢能源在系統(tǒng)層級(jí)進(jìn)行了針對(duì)性的優(yōu)化。
蜂巢能源介紹，其磷酸鐵鋰矩陣電池包采用低溫續(xù)航無衰減技術(shù)，使得電池包的保溫技術(shù)在冷卻和保溫之間保持良好平衡，能夠保證在寒冷的冬天仍有很好的保溫效果，使電芯時(shí)刻保持在最好的狀態(tài)。
另外，電池包結(jié)合整車余熱回收功能，能夠節(jié)省10%的電量，從而提高車輛在低溫下的續(xù)駛里程，延長冬季續(xù)航里程。
在電池系統(tǒng)安全層面，磷酸鐵鋰矩陣電池包采用鋁型材結(jié)構(gòu)，憑借高強(qiáng)度的外殼設(shè)計(jì)，能夠很好的保護(hù)電池包的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。目前磷酸鐵鋰矩陣電池包已通過振動(dòng)、機(jī)械沖擊、碰撞、火燒等國標(biāo)要求的全部機(jī)械性能測(cè)試，即使在嚴(yán)重碰撞情況下也可以效保護(hù)電芯不受侵入，保證電池包不起火、不爆炸。
高工鋰電獲悉，蜂巢能源通過自主創(chuàng)新，推出L600短刀片磷酸鐵鋰電芯和磷酸鐵鋰矩陣電池包，目前申請(qǐng)專利總量超過100項(xiàng)。
磷酸鐵鋰電池正在從中國走向全球，成為國際車企的重要選擇，而蜂巢能源基于磷酸鐵鋰體系而推出的L600短刀片磷酸鐵鋰電芯及矩陣電池包，進(jìn)一步打破了現(xiàn)有性能的邊界，將成為國內(nèi)外車企的新選擇。
據(jù)透露，蜂巢能源L600短刀片磷酸鐵鋰電芯已經(jīng)獲得國際、國內(nèi)多家車企的關(guān)注，正在開展產(chǎn)品測(cè)試及定點(diǎn)洽談事宜，有望在不久后批量裝車。
