磷酸鹽系電池“跑步”進入疊片短刀時代

進入2023年,中國市場電動汽車新車滲透率已經突破30%,汽車電動化時代快速到來。隨着規模的指數級擴大,車企對動力電池極致安全、極致性能、極致成本的需求日益迫切。從技術創新的趨勢來看,大圓柱和短刀正在重塑三元電池和磷酸鐵鋰電池的技術路徑。

大圓柱電池在生產效率、成本、安全和性能上的“理想表現”,被認爲是高鎳三元的優異載體;磷酸鐵鋰本身具有成本、安全優勢,如何更好發揮其性能?市場已經給出了答案。多位電池領域人士表示,未來大圓柱將是高鎳三元的標準化形態之一;而磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰電池將趨向選擇疊片方形電芯解決方案,這其中以扁平化的“短刀電池”爲主要方向之一。

與大圓柱電池當前仍需要破解制造工藝痛點,提升良率,處於大規模產業化前期不同,短刀電池則進展很快,磷酸鐵鋰電池今年已經正式進入“短刀時代”。

在近期國家工業和信息化部公佈的第371批、372批、373批《道路機動車輛生產企業及產品公告》中,共有20餘款新能源乘用車車型搭載了蜂巢能源的短刀電池,配套數量之多創下新高。

在2021年的電池日上,蜂巢能源正式宣佈,旗下電池產品未來將全域短刀化,“短刀電池”的名字開始走進人們視野。據介紹,短刀電池採用疊片工藝,尺寸涵蓋300mm~600mm,是具備極高兼容性的大容量長薄化方形電芯。實際上,蜂巢能源短刀電池已經內部研發了多年,早在2019年4月上海車展期間,就曾公開亮相過疊片方形L6電芯(電芯長度600mm左右),當時叫長薄電芯,也即後來的短刀L600。

歷時四年產品創新和迭代完善,短刀電池在能量密度、循環、製造效率、安全和成本方面逐漸顯露出競爭優勢,從一家企業的單個產品,走向了電池產業的共同選擇方向。

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短刀電池配套車型銷量暴增

8月1日,吉利銀河發佈的最新數據顯示,搭載短刀電池的吉利銀河L7,7月銷量達到10058輛。吉利銀河L7今年6月上市,當月銷量爲9673輛,上市第二個月即“破萬”,刷新“中國混動SUV市場月銷破萬速度”。其背後短刀電池極致性能和極致性價比功不可沒。

無獨有偶,同樣搭載蜂巢能源短刀系列電池的哈弗梟龍系列今年5月甫一上市,銷量表現也同樣不凡……

隨着短刀電池逐漸得到市場檢驗和驗證,尤其是熱銷旗艦車型大批量使用後,驗證了其具有更好的性能和性價比,越來越多的車企和車型開始諮詢、尋求訂單。在國家工信部公佈的最新三個批次申報車型中,蜂巢能源累計配套乘用車車型達到26款,僅次於寧德時代,位列第二。

另一方面,隨着導入車型增多,以及熱銷車型開始批量搭載短刀電池,直接帶動蜂巢能源短刀電池裝機放量。蜂巢能源正通過產能佈局和導入飛疊工藝,提升生產效率,增強穩定供貨能力。

7月22日,蜂巢能源在鹽城基地一期生產線現場舉行儀式,慶祝其飛疊短刀L400電芯累計生產超50萬支。從5月份第1支電芯下線到目前單線穩定日產超過10000支,累計生產50萬支,蜂巢能源用時2個月,創造了公司迄今爲止全新產品、全新產線的生產爬坡最快紀錄。

爲滿足市場需求,蜂巢能源正加快國內外生產基地短刀電池產能投放。

7月26日,蜂巢能源鹽城基地舉行二期項目首條飛疊短刀電芯產線投產儀式。基於鹽城一期首線的成功經驗,飛疊技術的產線量產應用更加成熟,二期產線的產能規模預計將大幅提升,進一步提高爲市場客戶交付高品質飛疊短刀電池的供貨能力。

據悉,蜂巢能源鹽城基地二期總建築面積39萬平米,包含9條飛疊電芯產線和9條相應的模組PACK產線,其中9條電芯生產線均導入飛疊設備,單條電芯產線最高生產效率可達24PPM,主要生產62Ah、90Ah、142Ah等主流短刀電池產品。

同日,蜂巢能源上饒二期項目成功投產,該項目規劃產能20GWh,應用蜂巢能源自主研發的飛疊技術,主要生產多型號的短刀系列電芯,配套長城汽車、吉利汽車等國內主流自主品牌。

不僅於此,蜂巢能源常州基地、鹽城基地、南京基地、湖州基地等多個基地短刀電池陸續量產,產能爬坡速度加快,交付能力持續提升。此外,蜂巢能源成都基地、德國基地建設也正按照計劃穩步推進。

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磷酸鹽系電池配短刀,成多家企業技術方向

鑑於純電動、插混等動力類型,以及轎車、商用車、SUV、MPV等不同車型對電池兼容性提出更高要求,短刀電池的尺寸靈活和廣泛適配不同車型的優勢,正隨着相關車型滲透率快速提升開始凸顯。

針對PHEV市場,蜂巢能源推出的一款L400短刀電池,容量62Ah,採用疊片兩側出極耳設計,功率高、內阻低,自發熱損耗低,性能同比提升10%以上,還通過了針刺、高低溫、熱箱等系列安全性能測試。L400憑藉靈活的尺寸以及高能量密度,對應的PHEV電池包也可以採用CTP結構,體積利用率得到提升,電量更高,續航更長。

值得注意的是,隨着動力電池技術逐漸成熟,從下游市場需求趨勢的演變來看,低成本、高安全性和高集成正成爲電池技術發展的重要方向。這也是磷酸鹽系(磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰)短刀電池作爲主流解決方案崛起的重要背景。

磷酸鹽體系天然具有高安全、低成本的優勢,已經成爲市場主流。

通過做大電池尺寸,提升製造效率,對於進一步挖掘磷酸鹽系電池能量密度、循環、安全、容量和降本,有着積極的作用,目前已經成爲業界重點攻克的方向之一。短刀電池尺寸涵蓋300mm-600mm,相較於傳統方形電池,通過長薄化設計,可以有效提升電池能量密度、循環壽命和安全性,電池容量更大。同時長度不超過600mm,可以降低電芯製造難度,電芯產線良率、製造效率相較長刀更優。

在開發短刀電池產品上,飛疊技術量產應用是蜂巢能源在動力電池製造工藝上的一個顛覆性創新。蜂巢能源飛疊技術可以媲美卷繞效率的疊片技術,達到了0.125S/片,解決了疊片技術長期以來最大的難題——效率。此外,飛疊技術還應用了熱複合、CCD在線監測等先進技術,確保短刀電池在安全、一致性、性能方面更優,且製造成本進一步降低。這也是吉利銀河、長城、Stellantis、小鵬、嵐圖等選擇蜂巢能源的關鍵。

從產品技術迭代方向和滿足市場需求來看,越來越多的電池企業加入到大尺寸、扁平化“短刀”電池陣營。

今年5月,國軒高科發佈尺寸在600mm左右的磷酸錳鐵鋰體系L600啓晨電芯,該電池也採用長薄化方形電芯方案;同月,瑞浦蘭鈞CB500磷酸鐵鋰電芯下線並實現首批交付,供貨國內知名整車廠進行整車路試。

此外,國內多家企業都已佈局尺寸在300mm~600mm,具備高兼容性,採用磷酸鐵鋰/磷酸錳鐵鋰材料的短刀解決方案。這也不難理解,率先在這一技術領域“吃螃蟹”,並將飛疊引入的蜂巢能源,今年俘獲衆多主流車企訂單,裝機開始爆量。

磷酸鐵鋰+短刀的高兼容、廣泛適配性,以及飛疊技術賦能帶來的製造效率提升和低成本競爭力,正在儲能領域逐漸受到關注。

產品上,基於在動力電池技術研發領域的深厚積澱,針對儲能市場對長薄化電芯不斷增長的需求,蜂巢能源推動儲能全域短刀化,目標是爲儲能產業帶來更安全的短刀儲能電芯和基於短刀的儲能系統。

目前,蜂巢能源已經發布了一款325Ah短刀疊片L500型儲能專用電芯;兩款L600型儲能電芯,分別爲124Ah應用於工商業儲能的短刀電芯和168Ah應用於家庭的儲能短刀電芯。

產能方面,蜂巢能源成都基地即將於今年下半年投產儲能短刀電池,年總產能規劃達60GWh。

磷酸鐵鋰+短刀產品,有着在動力領域需求緊俏和市場驗證,業內預計磷酸鹽系短刀電池在儲能市場的應用也將會很快起量。