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。

纯素食带来的脑雾

#伯爵冷知识# 有一种营养物质，人体是可以自行生产，但是产能杯水车薪，它就是肝脏合成的胆碱，而且这种物质在素食里的含量极低，只能依靠肉蛋奶这些荤腥食材来补充。

胆碱很重要吗？我们大不了不吃。

额，不吃不行，因为胆碱是所有生物细胞膜的组成成分和胆碱能神经元中的乙酰胆碱的前体。

胆碱缺乏，会诱导神经细胞凋亡，形成脑雾。

然而更可怕的是，胆碱缺乏的头几天，就会让人体的DNA产生断裂损伤凋零。

为什么会这样？

因为胆碱比较德高望重，能控制住核酸内切酶，如果没有胆碱坐镇，核酸内切酶等物质就会失控，见谁都切两刀，这谁受得了？

所以我们不得不请胆碱回来，那么它在哪些食物里比较多呢？嗯，牛肝猪肝含量比较高，其次就是蛋黄里。

所以从性价比的角度考虑（猪肝贵的一批），我建议大家一周至少吃个三四个蛋黄，补补卵磷脂和胆碱。

这样大脑记忆力和反应速度就会得到修复。

申万宏源表示，本轮铝价格冲高，是由于欧洲能源危机导致成本大涨。预计天然气及电力价格上涨，促使铝成本进一步走高，造成价格上涨。

另外，国元证券指出，历史上，铝价是与经济周期共振的，加息表明经济处于过热的环境之中，此时铝价会受益于经济过热本身而上涨。鉴于全球铝库存处于历史极低的水平，在产能受到直接政策和间接成本的约束情况下，产业链上下游将现供需结构错配。

相关公司方面，

中国铝业：公司是全球铝业龙头，拥有电解铝产能近400万吨/年、氧化铝产能1600万吨/年。

焦作万方：公司主营包括电解铝。