蜂巢能源的短刀片电芯生产和发展路线

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蜂巢能源近日举办了一次小规模的金坛工厂参观活动,主要介绍短刀电池的智能制造过程,我整理分享一下我看到的内容。

蜂巢能源的短刀电芯产品,首次出现是在2019年4月上海汽车展上,然后在2021年底蜂巢能源发布“领蜂600”全域短刀化后占据了产品序列的C位,这次在蜂巢能源二期短刀电池工厂,“短刀”电池量产线落地,年产能为2.5GWh。

▲图1.短刀磷酸铁锂的生产落地

Part 1

短刀的生产过程

在二期工厂的8GWh产能里,铁锂和三元(含无钴)大概占了一半。预计2022年,在各个电池企业里面铁锂估计占比都在50%以上。

现场可以看到,锂电池的第一道生产工序匀浆也是按这个比例安排的,单个2300L大容量双行星搅拌设备,每罐浆料对应600KWh(纯电动车10辆左右)——这部分其实和电池的最终形态没直接的关系。

▲图2.现场看到的化学体系的比例

比较明显的是第二道的涂布工艺,短刀电池的长度(近600mm)比普通电芯(148mm或者220mm)更长,涂布的宽幅、速度、精度决定了电池极片生产的效率和品质。在现场能看到1400mm超宽幅涂布机,一次出两列,涂布速度也非常高(80m/min)。幅度宽了,为了保证涂布精度,需要在涂布设备上设置三套β射线在线面密度检测系统和两套CCD实时涂宽检测系统,来实现数据实时检测和控制,保证涂布的自动闭环管控(面密度控制在±1.5%以内,正反面错位≤0.5mm)。

▲图3.短刀相比之前的宽幅涂布有很大的变化

在辊压工序中,整体工艺没有很大的差异,由于幅度比较宽,通过正极热辊压,负极双辊连续滚轧,在辊压机上进行电磁加热、红外线在线烘烤、在线激光测厚、废料边去除等技术集成,效率还是有很大的提升。

在模切工序,蜂巢能源应用了激光模切,节省模具投入和设备维护的费用,模切效率也得到40%的提升(30m/min提升至40-50m/min)。

在这里的最大挑战是激光过程产生的毛刺,需要检测层面非常精细化的算法。下一步产线的提升,主要依靠卷对卷模切+切叠一体设备,在工艺层面进行集成。

对于刀片系列的电池而言,某种意义上是从软包进化过来的(叠片工艺的电池生产),叠片速度一直是行业痛点,在这里看到的是双工位叠片效率高达0.4s/片,已研发完成的下一代超高速刀片式电芯极组成型设备,叠片效率可以做到0.125s/片,配合电芯的设计可以在电芯封装层面,对于卷绕极组成形效率形成实质性的挑战。

▲图4.高速叠片机

软包的电芯厚度瓶颈,在刀片设计的理念下,其实突破了。所以这颗磷酸铁锂的电芯,在21mm的厚度下达到了184Ah,还有进一步增长的空间。

▲图5.双卷芯的设计9mm合成21mm的厚度电芯

从生产的过程来看,二期工厂相比于之前看到的一期,在细节上有很多的改进,主要是兼容性方面:二期兼容了VDA、短刀两种不同的设备,在细节方面诸如传输设备方面作了改进,特别是导入了卷芯磁悬浮的物流体系,加上改进的AGV运输物流,极大的提高了节拍和效率。在参观过程中,工厂配置的人员又少了很多,而加入了更多的检测手段,通过强大的软件系统和数据分析来提高工艺直通率,变得更加智能化了。

走低成本,高体积利用率的路线,从VDA电芯一路演化到刀片,整体的卷芯到Pack效率还是非常靠前的。从目前来看,围绕电芯层面的革新,比围绕Pack结构的设计,能够使得电芯在制造层面的成本的降低,在Pack层面也会提高成组效率,降低电池系统的重量(能量密度提高),而且Pack内部的零部件数量减少,特别是相关结构件的减少,有效实现电池系统的成本目标。最终,电池安全性能也会进一步提升——对于方壳而言,薄的电池相对更安全。如果不往宽度方向做文章,往厚度扩展,对于电池安全的影响是很大的(散热面小,热导不出来,内外部的温差大)。

▲图6.刀片电芯的成组率,真的是非常高效的

Part 2

技术发展方向

●围绕全域短刀电芯的迭代

在技术交流环节,比较有意思的话题就是围绕短刀电池的进化。

由于目前磷酸铁锂材料技术的进展,可以在工艺环节和材料环节做进一步迭代。对于电池企业来说,最喜欢的进化方向就是这样:在电池生产线,电芯尺寸、电池系统和整车接口,什么都不需要变,直接能通过多迭代实现能量密度上5%、10%的升级。

蜂巢能源在短刀电池升级的路径上,不管是磷酸铁锂混磷酸锰铁锂,还是磷酸锰铁锂混三元,都在同时进行开发。今年底到明年还会陆续推出第二代和第三代,能量密度也将进一步提升。

从研发逻辑上来看,原材料的来源非常广泛,是更好的解决方案,为整个行业的进步和电动汽车的竞争力的增强,提供非常大的贡献和价值。磷酸铁锂和铁锰锂的下一步,是开发快充能力,目前的高性价比产品是配置1.6C快充能力,下一步开发2C-2.2C的铁锂,然后往4C方向上开发磷酸铁锂。

●高镍电芯开发

围绕低成本磷酸铁锂技术路线的出现,会逼着三元进一步向上,也会逼着无钴进一步向上,通过提高高镍的克容量和提中镍的电压,2022年上半年量产4.4V高电压产品和2022年年底(或者2023年初)无钴4.4的产品也会推出。这个技术方向上面,首先可以配合快充的设计,实现高性能电池的路线。

▲图7.围绕短刀的设计,主要迭代的是性能

做电池有意思的地方,就是产品一直在进化:产线通过不断的升级,改进效率和良品率。平台化可以适应多数客户的Pack设计,这是产品灵活性所带来的。

随着2021年新能源汽车市场的狂飙突进,2022年电池成本受到上游原材料上涨不断提升,这需要电池厂家和车企一起来承担,而2022年能看到新能源汽车的产品结构可能会有所调整。

目前每个电池公司面临的成本压力都是非常大的,但是这种压力是阶段性的压力,随着天气变暖,上游供给包括盐湖生产供给和矿山的锂的供给会增加,在国内外的共同努力下会得到逐渐的缓解。

在从材料端来看,蜂巢能源从2021年年中开始做了大量的行动,包括上游的一些原材料的锁定(锁量、包销、预付),有铺垫以后,整体材料供应能满足2022年全年的需求量。在成本的控制上要多重并举:除了提早地锁定一些原材料买进之外,还要做技术创新来降低成本——国产原材料的替代,新化学体系的使用,通过调整结构吸收一些成本的上涨。

预计在2022年,相比去年,蜂巢能源的磷酸铁锂比重会增加(超过50%),短刀电芯的比例也会增加。现在全球规模(300GWh)不是很大的情况下,供应链都已经出现了比较大的供应风险和挑战,未来成几倍,十倍的增长,到TWh时代电池材料的供应挑战会更大。从长远来看,蜂巢能源会自制一部分核心的原材料,并对上游原材料端进行一些投资,会对下一代电池技术的原材料进行一些投资。

从设备端来看,电池公司80%的投资是设备,需要以更高的生产效率和更智能化的,少人化的产线的设计,来规避未来人工成本上涨,来规避制造成本高的问题,同时做了柔性化的高效产线设计,短刀产线兼容300-500多毫米。电池制造过程中产生的海量数据如何利用起来,对提升产品质量,缩短制成周期都有非常大的好处。蜂巢能源专门做AI智能制造的落地,在电芯制造精益上做文章。

另外,蜂巢能源很有意思的是人才战略,随着品牌影响力的提升和规模扩大,本身公司开放,具有新势力思维的企业文化,在人才招引说是比较成功的。对于员工的激励,不只是围绕薪水,包括合伙人制度的推进、员工持股等措施其实都能让企业的发展更稳定。

小结:电池做到现在,对一个企业从技术、设备、上游材料和人才全方面提出了要求,随着车企的入局,整个电池产业会呈现出我们之前看不到的多元化色彩。

[心]

凑在一起挺合适,很符合婚姻的想象。

我一直不相信有纯凑合结婚的人,你想凑合,那也得对方配合,既然两个人能配合,那多多少少在三观上达成了共识,你们需要这一段婚姻,何来凑合呢,不过就是双方利益最大化的合作。

很多人自己实力不允许,在能力范围内找到合适的,能驾驭的感情,这本就是一件幸事,怎么能算“凑合”呢。要是真的需要妥协,需要委屈,需要隐忍,触及到自己的利益,很多人早就蹦高了。

大多数我们看到的凑合,其实是一种生活维稳的美学,在某种意义上,它一定实现了某种平衡,成年人不傻,心里有自己的权衡利弊。恰恰是这种我知道我有什么,我想要什么,你有什么,咱们能换,这种和平的以物易物规则,让两个人更愿意负责,要么物质,要么精神,等价交换。

婚姻需要的是稳定,稳定交换的能力。

有些人幸运,因为爱情结婚,因为年龄结婚,因为对方条件不错结婚,因为身边的人都结婚了,着急,然后相亲,稀里糊涂的结了婚,生活也没怎么欺负它,因为物质到位,充了生活的vip,而更多的人,没那么幸运,疲于婚姻,又不敢离开,一点一点被消耗着,没有交换能力的人,能应付一场婚礼,应付不了一场婚姻。

就算结了婚,每天我们依然会做一些事儿,去交换对方的尊重理解和包容,去交换对方的欢喜默契和妥协,去交换对方的安慰支持和陪伴,谁的交换能力在下降,就意味着会慢慢的不被关注,不被需要,我们都害怕失去平衡。

2

交换能力是怎样的能力?

是我做饭,你刷碗。是我拖地,你给我切个果盘。是我买了一束花送给你,你笑着说好漂亮然后亲了我一下。是我有一天心情很丧,你给我讲了一个笑话。是我失业,你说还有我呢。

是你给我一个拥抱,是我给你一个肯定的眼神。是你在我最难的日子里说我相信你,是我在你最黑暗的日子里送你一个萤火虫。是你跟我吵架以后,没有找别人倾诉我有多糟糕,是我嘴上抱怨你以后又偷偷的买了你最爱吃的柠檬凤爪跟你道歉。

是我做的你都需要,是你做的我都好喜欢。

有一天,我感觉你好像没那么爱我了。

你忙到不搭理我,你学会了敷衍我,你总是逃避我的问题,我越来越觉得很累。

直到有一天,我突然意识到我错了,那天窗外的雨很大,你在看雨,我在看你,原来我们一直这样啊,你在想办法冲进大雨跑回家,收拾阳台上的衣服,我却拉着你抱怨你,没把一杯奶茶喝干净。你是没有伞需要努力奔跑的人,而我却抱怨你,我请你那么好的奶茶你为什么不喝?

哪有无缘无故的爱,只不过是我没有能力交换到你的爱。

3

那些不合适的婚姻,在生活的一次一次交换中,就分开了。

妥协不能成为常态,我要的是苹果派,你给的是蛋黄派,偶尔试一下,没关系。你要的是芒果班戟,我非要让你尝试一下榴莲班戟,偶尔试一下,没关系。

不懂彼此,可以问,不能总猜,不能总试,不能总是指望一次一次蒙混过关,有些小情绪,当事人不说,其实都会慢慢的沉淀在心里,后来,成为吵架的口头禅。

你不吃蛋黄派你早说啊,你不吃榴莲班戟你早说啊,你不吃香菜你早说啊,你不吃辣你早说啊,委屈自己不叫爱,爱是用爱换回来的,不是包容,不是妥协,不是卑微,只有等价交换才是长久相处的秘诀,只是婚姻很长,有些会当下兑现,有些会隔几天,隔很久,我们不介意什么时候兑现,相信对方的那一刻,其实是爱情替对方分期付款。

一个始终具备交换能力,知道跟谁交换的人,在婚姻里是最开心的,因为他总能得到自己想要的,也总能让对方舒服。

有一天,有个奇怪的人,拿着宝石来换他的纸飞机,他不换,路人都觉得他是傻子,他拿着纸飞机回到家,在飞机头哈了一口气,很兴奋的跟他老婆说,会飞很远,信不信?

他老婆说,信。

他使劲往前一扔纸飞机,可是,纸飞机好像一点劲头都没有,只飞到了他老婆面前,他老婆哈哈大笑,捡起来,发现好像上面有字。

他说,打开看看。

原来是一首很蹩脚的情诗。

结了婚的人最懂什么是无价之宝,只有那些不懂的,先凑合结个婚,然后,在婚姻里蠢蠢欲动,一有点拿得出手的交换能力,就着急奔着诱惑去,坑,只有装扮的五彩斑斓的好看,才有人奋不顾身的往里跳。婚姻里没有爱情,婚姻外就有爱情啦?傻不傻啊!

一个真正尊重婚姻的人,才配拥有爱情啊。

[心]
(作者:柒先生 微博:柒个先生 图片:Sam yang 版权属于原作者)#治愈系棒棒哒[超话]# #情感暖冬行动# #恋爱#

  2022年北京冬奥会开幕式2月4日晚开幕,恰逢“立春”节气。其中,以《立春》为题的表演极具巧思。   随着雨水、惊蛰、春分……一个个中国传统节气的轮换,全球观众在短短三分钟内走过四季。而在每一个节气下方,都配合一句经典诗词:   从“随风潜入夜,润物细无声”的雨水到“春雷响,万物长”的惊蛰;   从“春风如贵客,一到便繁华”的春分到“清明时节雨纷纷”的清明;   从“风吹雨洗一城花”的谷雨到“天地始交,万物并秀”的立夏……   二十四节气倒计时十分独特,不少网友在微博点赞:“创意好棒!”“太牛了!”   诸位的朋友圈是不是被新疆人满满的自豪感刷屏了?   细心的网友会发现,短片里,二十四节气中,其中有9组镜头是我们大美新疆的,你知道是哪里吗?   谷雨:新疆伊犁新源县吐尔根杏花沟 新疆伊犁新源县吐尔根杏花沟   谷雨是春季的最后一个节气,这时田中的秧苗初插、作物新种,最需要雨水的滋润,所以说“春雨贵如油”。而春雨不仅滋养着农作物,亦滋润着新疆的美景。   倒计时二十秒谷雨,这里是新疆伊犁新源县吐尔根杏花沟。   三月一定要来新疆伊犁的杏花沟,漫山遍野,恍如仙境。 新源县吐尔根杏花沟春日美景。赖宇宁摄   小满:新疆巴音郭楞蒙古自治州九曲十八弯 新疆巴音郭楞蒙古自治州九曲十八弯   小满的含义是夏熟作物的籽粒开始灌浆饱满,但还未成熟,只是小满,还未大满。在牧区,忌在露水草地放牧,因为羊吃了露水草易胀肚。   倒计时十八秒小满,这里是新疆巴音郭楞蒙古自治州的巴音布鲁克草原,九曲十八弯,美如梦境。头顶蓝天白云,脚踏如茵绿草,清风徐徐,从空中俯瞰,蜿蜒曲折的开都河在阳光的照耀下如同盘龙般卧在翠绿无边的草原上,闪烁着美丽的光芒。这让人不禁想到宋代诗人杨万里写的那首诗《草原》:“极目青天日渐高,玉龙盘区自妖娆。无边翠绿凭羊牧,一马飞歌醉碧霄。” 2019年8月3日,在新疆和静县巴音布鲁克拍摄的开都河情景(无人机拍摄)。 确·胡热摄   芒种:新疆伊犁昭苏县麦田彩虹 新疆伊犁昭苏县麦田彩虹   芒种是农作物成熟的意思,也称为“忙种”“忙着种”,“芒种”到来预示着农民开始了忙碌的田间生活。站在高坡上,看着波涛瀑布般起伏的辽阔麦田,那是最惬意不过的美事了。   倒计时十七秒芒种,这里是新疆伊犁昭苏县麦田彩虹。 昭苏大草原上的油菜花海(2021年7月11日摄)。盛夏时节,昭苏大草原上近百万亩油菜花竞相绽放,吸引了各地游客前来赏花游玩。 李文武摄   处暑:新疆伊犁昭苏县秋季麦田 新疆伊犁昭苏县秋季麦田   “处”是终止的意思,表示炎热即将过去,暑气将于这一天结束。8月中旬以后是新疆麦子收获的季节,被称为“新疆梯田”的平顶山,如波涛般的麦浪,翻涌出各种线条。   倒计时12秒处暑,这里是新疆伊犁昭苏县秋季麦田。 2021年7月11日,游客在昭苏县油菜花观光园游玩。 李文武摄   秋分:新疆阿勒泰地区布尔津县五彩滩 新疆阿勒泰地区布尔津县五彩滩   进入凉爽的秋季,也进入美好宜人的时节,风和日丽,秋高气爽。此时的新疆阿勒泰,有着一年中最好的年华,大自然的调色盘仿佛被打翻,目之所及皆是画。   倒计时十秒秋分,这里是新疆阿勒泰布尔津县五彩滩。 秋天绚丽的色彩把布尔津县五彩滩装扮得美轮美奂(2020年10月20日摄)。 田国建摄   寒露: 新疆伊犁昭苏县湿地公园 蓑羽鹤飞过新疆伊犁昭苏县湿地公园   寒露的意思是气温比白露时更低,地面的露水快要凝结成霜了,东北和西北地区即将进入冬季。而伊犁的昭苏县湿地公园会迎来一群特殊的客人——蓑羽鹤,它们在奔赴千里之外的印度半岛过冬前,会在这里作短暂停留。   倒计时九秒寒露,蓑羽鹤飞过新疆伊犁昭苏县湿地公园。 昭苏县湿地附近的牧场(拍摄于2021年6月8日)。 夏日里的昭苏湿地公园天高云淡,周围水草茂盛,牛羊成群,是天然的好牧场。   立冬:新疆阿勒泰布尔津县禾木喀纳斯蒙古族乡 新疆阿勒泰布尔津县禾木喀纳斯蒙古族乡   立冬,意味着生气开始闭蓄,万物进入休养、收藏状态。   立冬眨眼就到了,倒计时7秒,新疆阿勒泰布尔津县禾木喀纳斯蒙古族乡,雪山与天地仿佛融为一体。   而喀纳斯最美的季节,就此拉开帷幕。树木披起一身晶莹,小动物们饱食了一秋的果实,长了一身的膘和厚厚的绒毛,躲在洞里,蜷起身子开始呼呼大睡。   此时的喀纳斯就像养在深闺的绝色少女,她已经掀开遮挡她的帷幕,露出她绝世的容颜,等你去发现去体验。 冬日的喀纳斯景区禾木村银装素裹,清晨炊烟袅袅,放眼望去犹如冰雪童话世界(2021年1月2日摄)。 田国建摄   冬至:新疆准噶尔盆地卡拉麦里保护区 新疆准噶尔盆地卡拉麦里保护区   冬至这天北半球全年白天最短、夜晚最长,新疆最北端的喀纳斯村这一天的白昼时长不足八小时。   而在新疆准噶尔盆地活跃着一群大自然的精灵。   倒计时4秒冬至,新疆准噶尔盆地卡拉麦里保护区的普氏野马、野驴……茫茫雪原撒开了欢儿。 2004年2月26日,卡拉麦里野生动物自然保护区内一群野驴和十多只鹅喉羚在一起觅草。李杨摄   大寒:新疆博州赛里木湖景区 新疆赛里木湖景区   古有“大寒大寒,防风御寒。   倒计时两秒大寒,这里是新疆博尔塔拉蒙古自治州赛里木湖景区。赛里木湖化身天空之镜,映照苍穹。偶尔在冰层之下吐出一串串冰泡,像耄耋老人,不动声色,又流露出返老还童的天真。 初冬的赛里木湖(2021年11月8日无人机拍摄)。 受降温天气影响,赛里木湖水面出现水雾漂浮景观,美不胜收。 李强摄


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