固態(tài)、無鈷、還是四元鋰，動力電池的未來究竟在哪里？

之所以想起這個靈魂問題，是因為我前兩天走了一趟保定。而保定這個城市一跟汽車扯上關系，聰明的你一下就反應過來是在說長城無誤了。

體量巨大的哈弗技術中心，后退二十米也拍不完整

一進大門，從硬件上就能看出，魏老板在研發(fā)上可真是沒有省錢的意思。

這回倒不是來看長城新車的，而是長城汽車旗下子公司蜂巢能源召開了品牌戰(zhàn)略規(guī)劃及產品發(fā)布會；蜂巢能源的前身其實就是長城汽車動力電池事業(yè)部，獨立后其研發(fā)投入、產能、產業(yè)覆蓋度均會更上一層樓。

原來造車已經弱爆了，現(xiàn)在狠人都開始玩兒電池啦。

中國還需要多一個電池廠嗎

目前，國內動力電池行業(yè)基本處于寡頭壟斷的局面，頭部勢力寧德時代、比亞迪壟斷了行業(yè)80%的份額。2018年全年，我國動力電池裝車量共計56.9GWh，同比增長56.3%，單單前兩者之和便為34.9GWh，并且在2019年還有逐漸增多的趨勢。

說起蜂巢能源前身：長城汽車動力電池事業(yè)部，倒也不是業(yè)內新人。自2012年起開展電芯研制，2018年2月獨立為蜂巢能源，總部位于無錫，核心業(yè)務包含汽車動力電池材料、電芯、模組、PACK、BMS、儲能、太陽能研發(fā)和制造，以此看來，勢必要從頭部大廠嘴中虎口奪食了。

多一位玩家總是有好處的，有競爭才有性價比嘛。

從制造工藝上分類

根據(jù)現(xiàn)有技術水平來判斷，鋰電池將保持、乃至于長期保持市場主導地位。

我們習慣上按照封裝工藝以及形態(tài)的不同來進行劃分，目前主流可分為三種，那就是圓柱形鋰離子電池、軟包鋰離子電池、方形鋰離子電池。

自鋰離子電池商業(yè)化以來，最先廣泛應用于3C、消費電子的就是圓柱鋰離子電池了，特斯拉就是采用了松下的18650及21700 NCA圓柱鋰離子電池，其特點便是卷繞工藝成熟、能量密度較高，但是電控難度相應水漲船高。

軟包鋰離子電池業(yè)發(fā)展了也有20余個年頭了，LG、SK、AESC等公司均有大量成熟產品廣為使用，其最明顯的特點就是外殼為鋁塑膜，因此裝配工藝相對簡單，在動力電池領域使用疊片工藝。

對應的方形鋰離子電池也就明白了，制作工藝上與軟包其實大同小異，只是因為裝配后鋁殼和蓋板的封裝采用了激光焊接，焊接后留有注液孔進行二次注液，組裝工藝自然更為復雜，目前大多使用卷繞成型工藝。

由于方形鋰離子電池（國內車型大多采用VDA尺寸）具有電控難度相對較低，且在制作工藝上有安全性上更為突出的雙重好處，可以說是成為越來越主流的選擇。

而蜂巢能源的突破就是在其基礎上使用疊片工藝，并突破了方形疊片最大的難題 - 生產效率，這樣帶來的好處就非常多了（后邊細聊），而這，也將是未來數(shù)年動力電池的主流發(fā)展方向。

蜂巢有那個本事么？

軟硬件確實不賴。

蜂巢能源目前在全球布局了七大研發(fā)中心，5大制造基地。其中保定、韓國、上海、印度的研發(fā)中心已投入使用，另有美國、日本和無錫三地在建。

工廠建設方面，保定建設完成的PACK線，已實現(xiàn)量產，江蘇常州工廠將于2019年年底實現(xiàn)SOP。至2025年，國內規(guī)劃產能達到76GWh，在全球將達到120GWh，其中歐洲工廠24GWh、北美工廠20GWh。

其中首次曝光的歐洲電池工廠將采用先進高速疊片工藝，總用地400畝，項目分二期實施，一期建設2020年度啟動，2022年度建成投產。

另外，由于蜂巢能源（長城）本來就是造車的，因此在汽車產業(yè)人才、汽車行業(yè)標準、滿足車規(guī)級應用等數(shù)個維度，擁有先天便利條件。

疊片好處都有啥

現(xiàn)在來回答前邊的問題，也就是蜂巢能源最重要的突破，在方形鋰離子電池當中，摒棄了主流的“卷繞”工藝，而是選擇了“疊片”工藝。

蜂巢能源的高速疊片工藝

目前，不論是軟包還是方形鋁殼動力電池，受新能源車電池包設計的影響，高度普遍受限，其形態(tài)正在向著更長的方向發(fā)展。

為了順應這個趨勢，傳統(tǒng)的卷繞工藝電芯已經不能滿足車規(guī)級動力電芯的形態(tài)要求，取而代之的將是疊片工藝生產出來的電芯。正是由于疊片電芯尺寸靈活，不受卷繞卷針結構的限制，層疊式生產，極片的界面平整度高，好處自然是非常多的。

平整度更高了，最直接的變化就是能量密度將提升5%、循環(huán)壽命將提升10%，而技術成熟規(guī)?；蟪杀具€能再降低5%。在不改變其他環(huán)節(jié)工藝、原材料的前提下，僅使用疊片工藝就能提升10%的循環(huán)壽命。

因此，未來動力電池也將逐漸摒棄模組化，向專業(yè)（車規(guī)）化、大型化發(fā)展，體積越大，疊片的優(yōu)勢也更加突出，這也是未來動力電池的發(fā)展趨勢；不僅是蜂巢能源，松下、三星SDI、CATL等行業(yè)巨頭都有在2022年前后導入疊片工藝的計劃。

說的好處夠多了，那么弊端如何呢？

最大的麻煩就是受制于設備、工藝，所產生的制造、效率瓶頸，疊片工藝在實際的產業(yè)化應用中還面臨著諸多難題，其中最凸顯的就是疊片工藝的生產效率，目前國產動力電池疊片機效率普遍在1-1.2s/片/單工位，單工位效率低，制造成本高，相比起來卷繞明顯成熟、便宜的多。

蜂巢自然也不例外，目前蜂巢一期，雖然有顯著突破，但也將處于平均單工位0.6sec的水平，常州二期將進步至0.45sec，最終三期目標為0.25sec，據(jù)蜂巢能源楊紅新總經理介紹，當達到0.25sec的目標之后，疊片效率將超過卷繞，不僅僅在性能、安全性上優(yōu)勢明顯，也將在成本上獲得更多優(yōu)勢。

產品說話，首款無鈷電池

僅僅在工藝上有所革新必然是不夠的，還得在源頭材料上拿點本事出來才行；此次發(fā)布會，蜂巢能源一口氣發(fā)布了全球首款無鈷電池、全球首款四元電池，來勢兇猛。

正是源自鈷的不可替代性，因此市場波動幅度極大，據(jù)蜂巢能源介紹，其無鈷材料性能可以達到NCM811同等水平，材料成本降低5~15%，相應帶來的電芯BOM成本可以降低約5%，且會讓材料不受戰(zhàn)略資源影響。

目前這款產品研發(fā)過程進展順利，年底前將完成材料開發(fā)，2020年3月完成材料體系的進一步優(yōu)化，8月體系定型，2021年11月將實現(xiàn)無鈷電芯的SOP。

首款四元電池

目前電動車的主要矛盾，絕對是人民日益增長的出行半徑與電動車續(xù)航能力之間的矛盾。

由于動力電池行業(yè)對續(xù)航能力的急切渴望，高鎳電池已經成為行業(yè)共識，但是更高的能量密度也伴隨著更活潑的化學性能，安全性能是整個行業(yè)必須要正視的問題。

在此背景上，蜂巢能源推出的四元正極材料，并基于該材料發(fā)布了全球首款四元材料電芯，其循環(huán)性能將優(yōu)于目前市場上常見的NCM811材料，重點表現(xiàn)在這幾個方面：耐熱更好、產氣少。最終呈現(xiàn)在動力電池上就是容量更高、壽命更長、安全性更好。

單獨解釋一下產氣少這個優(yōu)勢，我們都知道活潑的三元鋰電池最怕著火，而且麻煩的是其本身就能夠達成點燃三要素，并不需要外界條件的輔助，自身就能夠提供氧氣。四元電池的好處便是至少減少25%的產氣量，本身耐熱性能也更好，這樣燃燒的概率就降下去了。

從進度來看，四元材料電芯項目于2018年9月立項，將在今年年底前完成材料開發(fā)，預計將于2020年12月實現(xiàn)材料SOP，將在2022年11月實現(xiàn)基于四元材料的電芯SOP。

寫在最后

固態(tài)電池普及尚需時日

以這次發(fā)布的產品來看，這些新材料、新工藝都是基于NCM三元鋰電池進行的第二曲線技術創(chuàng)新，革命性的固態(tài)電池并不在其列。

這是以現(xiàn)有技術水平及發(fā)展方向來判斷的結果，未來10年內液態(tài)電池還將是主流，固態(tài)電池依然將長時間處于一個萌芽階段，需要經歷準固態(tài)電池，再發(fā)展至全固態(tài)電池，大規(guī)模量產還是需要很長時間。

接下來，還真挺期待這位新晉玩家能否在動力電池行業(yè)掀起一些風浪，寧德時代是否會感受到一絲壓力呢？我相信，主機廠強勢電池業(yè)務剝離將是接下來的主流發(fā)展趨勢，這更符合動力電池行業(yè)發(fā)展的需要、以及自身的利益最大化，當然這就是另一個話題了。