環(huán)球今日報(bào)丨“龍鱗甲電池”顯真身，蜂巢能源應(yīng)對價(jià)格戰(zhàn)的底氣有了

在2023年上海車展上，一個(gè)直觀的感受便是，新能源汽車的勢能越來越強(qiáng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在本屆車展首發(fā)的150余款新車型中，有約三分之二的車型為新能源汽車。透過這一驚人的比例不難想象，一個(gè)屬于新能源汽車的時(shí)代正在快馬加鞭地到來。

實(shí)際上，在2022年，我國新能源汽車就以688.7萬輛的銷量成績，將其市場滲透率快速拉升至25%，提前3年實(shí)現(xiàn)2025年20%的滲透率目標(biāo)。業(yè)界普遍認(rèn)為，2023年中國新能源汽車滲透率很有可能超過30%，全年銷量有望達(dá)到900萬輛。

在一片叫好的市場大環(huán)境下，有人蒙眼狂奔，亦有人冷靜復(fù)盤。蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新顯然屬于后者。

(資料圖片)

“這幾年新能源汽車的爆發(fā)式增長給業(yè)界造成了一種假象，好像新能源汽車已經(jīng)做得很成熟了，實(shí)際上背后存在的問題還有很多。”在他看來，動(dòng)力電池的大規(guī)模量產(chǎn)化、市場化裝車只有三年左右的時(shí)間，在安全性、使用壽命、低溫性能、充電速度等方面仍有較大的提升空間。

熱電分離，實(shí)現(xiàn)極致安全

對于動(dòng)力電池而言，無論何時(shí)，安全性一定是擺在首位的。特別是當(dāng)新能源汽車的市場滲透率進(jìn)入到一個(gè)更高的水平后，整車廠對于安全事故的容錯(cuò)率會(huì)變得更低。如何降低動(dòng)力電池的安全問題甚至徹底杜絕？唯有從技術(shù)上不斷創(chuàng)新。

龍鱗甲電池；圖片來源：蜂巢能源

基于對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的深刻認(rèn)知，蜂巢能源在其2022年電池日上，推出了全新一代高安全動(dòng)力電池系統(tǒng)化解決方案——龍鱗甲電池，并在此次上海車展期間，首次將龍鱗甲電池真包公開亮相。

圖片來源：蜂巢能源

在展會(huì)現(xiàn)場，蜂巢能源展示了龍鱗甲最新通過的熱失控實(shí)驗(yàn)。在熱失控測試中，可以明顯看到，加熱觸發(fā)整包中間位置電芯熱失控，龍鱗甲整包未見明火，單電芯失控不擴(kuò)散至相鄰電芯，真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的極致安全。

據(jù)楊紅新介紹，龍鱗甲電池實(shí)現(xiàn)極致安全背后，是蜂巢能源在“熱電分離”這一全新設(shè)計(jì)架構(gòu)上的探索與實(shí)踐。通過新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電芯設(shè)計(jì)、PACK設(shè)計(jì)和熱管理設(shè)計(jì)，龍鱗甲電池的熱電分離架構(gòu)可將噴發(fā)物和帶電的零部件進(jìn)行完全的物理隔離，從根本上杜絕短路風(fēng)險(xiǎn)。

目前，常規(guī)電芯防爆閥和極耳均在同一側(cè)，熱失控泄壓區(qū)與高低壓線路處于同一區(qū)域。一旦一個(gè)電芯熱失控，含有可燃?xì)怏w和具有導(dǎo)電性能的石墨碎屑、電解液等噴發(fā)物，便會(huì)堆積在泄壓通道，造成高壓短路引發(fā)熱失控。

龍鱗甲電池基于第二代短刀電芯，將防爆閥布置在底部，一旦發(fā)生某個(gè)電芯熱失控可快速實(shí)現(xiàn)定向泄壓，噴發(fā)物可按指定方向、通過很短的通道迅速排出，不蔓延至周邊電芯。同時(shí)，龍鱗甲電池將電芯連接端布置在側(cè)面，實(shí)現(xiàn)了Y向與Z向的“熱電分離”。

在將防爆閥布置在底部的同時(shí)，龍鱗甲電芯還通過加大防爆閥面積、增加防爆閥數(shù)量、優(yōu)化防爆閥的位置，加快泄壓速度。這樣帶來的好處是，電芯在熱失控環(huán)境下的最高溫度可以大幅降低。另從傳導(dǎo)的角度來看，電芯溫度降低后，對相鄰電芯的連鎖反應(yīng)也會(huì)減弱。

為了實(shí)現(xiàn)極致安全，龍鱗甲電池還采用了上下大面水冷板的設(shè)計(jì)，這一方案可讓電芯大面積和冷卻板接觸，讓冷卻板迅速帶走電芯的熱量，實(shí)物測試接入800V超級快充下，電芯溫度一致性非常好，換熱能力提升70%。既可提升非充電場景下電池包的安全，也可顯著提升電動(dòng)汽車在快充場景的安全性。

此外，龍鱗甲電池采用高度集成的下箱體設(shè)計(jì)，底部增加水冷板，并在短刀電池防爆閥開口處避讓；將排氣空間與底盤防護(hù)空間高度集成。這意味著，下箱體可同時(shí)起到“結(jié)構(gòu)承載+結(jié)構(gòu)防護(hù)+集成冷板+泄爆疏導(dǎo)”四重作用。

集成設(shè)計(jì)+兼容性，拓展里程上限

如果說安全決定著新能源汽車能否跑起來，那么續(xù)航則決定著新能源汽車能夠跑多遠(yuǎn)。

當(dāng)前，無論是充電速度、還是充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的完善度，仍舊讓不少人對新能源汽車患有“里程焦慮”。但是，從材料角度來看，現(xiàn)有鋰離子電池能量密度已經(jīng)接近理論極限，固態(tài)電池等新一代電池技術(shù)遲遲難以落地。為此，不少動(dòng)力電池企業(yè)紛紛從結(jié)構(gòu)入手來提升續(xù)航。

采用“熱電分離”設(shè)計(jì)架構(gòu)的龍鱗甲電池，在實(shí)現(xiàn)安全升級的同時(shí)，也恰到好處的實(shí)現(xiàn)了同等空間下的系統(tǒng)效率升級。

橫向來看，傳統(tǒng)電池包中間都要留中央泄壓通道，龍鱗甲電池改到兩側(cè)后，電芯可以變得更大，也就是說，同等空間下，電芯填充得更滿，對應(yīng)體積效率會(huì)更高。

縱向來看，龍鱗甲電池將泄壓通道放在了底部，和底部共用同一個(gè)空間（沒有額外增加空間），相當(dāng)于釋放了一部分頂部空間，這樣可以增加電芯的高度，進(jìn)一步提高同等空間下電池包的體積利用。

值得一提的是，龍鱗甲電池體積利用率的靈活調(diào)整離不開其強(qiáng)大的兼容性。

建立在較高的安全性上和系統(tǒng)平衡效益上，龍鱗甲電池可以做到尺寸的兼容，覆蓋全部300 mm- 600 mm之間各尺寸的電芯；二是多種化學(xué)材料體系的兼容，包括磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、三元等，滿足A00-C級不同系列車型的續(xù)航需求；三是兼容目前主流的2C+400V、4C+800V的充電方案。此外，CTC、CTB、CTV等都可以與龍鱗甲設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)相結(jié)合。

圖片來源：蜂巢能源

據(jù)蜂巢能源透露，通過一系列空間功能集成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件功能集成的設(shè)計(jì)，采用磷酸鐵鋰電芯的龍鱗甲電池系統(tǒng)體積成組效率大幅提升至76%，續(xù)航超過800公里，刷新了行業(yè)記錄，而采用高錳鐵鎳電芯，續(xù)航將超過900公里，采用三元電芯則超過1000公里，可幫助整車企業(yè)在有限的空間內(nèi)，進(jìn)一步拓展續(xù)駛里程的上限。

“龍鱗甲”+“飛疊”，降本10%

從安全到續(xù)航，龍鱗甲電池都給出了應(yīng)對當(dāng)下新能源汽車發(fā)展需求的極致解決方案，但面對2023年的新能源汽車市場，滿足以上兩點(diǎn)顯然還不夠。

年初，特斯拉突然官宣全系降價(jià)，打響了新能源汽車市場降價(jià)潮的第一槍，此后諸多品牌被動(dòng)跟進(jìn)。然而，新能源汽車補(bǔ)貼在2022年年底正式退出，對于大部分本就處在虧損期的車企而言，降本需求尤為迫切。

作為在電動(dòng)汽車成本中占據(jù)最大比例的動(dòng)力電池，無疑成為車企控制成本的重點(diǎn)。“龍鱗甲電池有兩個(gè)非常重要的設(shè)計(jì)理念，一個(gè)是更安全，另一個(gè)就是更低成本。”楊紅新表示。

據(jù)介紹，通過系統(tǒng)集成化的優(yōu)勢，龍鱗甲電池減少了20%的結(jié)構(gòu)件，整包減重10-20公斤，這直接降低了產(chǎn)品的物料成本。采用熱電分離后，龍鱗甲所有帶電部件的絕緣防護(hù)要求會(huì)相應(yīng)降低，也可以節(jié)省一部分成本。另外，雙面純平的冷卻方式，龍鱗甲的熱管理可以做到成本低、效率高。

這里需要指出的是，在新能源汽車向30%的滲透率邁進(jìn)時(shí)，動(dòng)力電池除了優(yōu)化自身設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)降本外，其在生產(chǎn)制造端的降本增效也尤為重要。

在制造技術(shù)領(lǐng)域，蜂巢能源沒有選擇傳統(tǒng)的卷繞工藝路線，反而將難度更高的疊片工藝作為主線。后者能較大程度提升能量密度，降低成本、增長循環(huán)壽命并提升電池安全性，但前期有個(gè)弊端是生產(chǎn)效率較低。

第三代“飛疊”技術(shù)；圖片來源：蜂巢能源

今年年初，蜂巢已將其疊片技術(shù)進(jìn)化至更低成本、更高制造效率、更小占地面積的第三代——“飛疊”技術(shù)。在第二代技術(shù)基礎(chǔ)上，“飛疊”疊片效率提升了一倍，達(dá)到0.125秒/片的效率，同時(shí)設(shè)備單位占地節(jié)省45%以上，每GWh投資成本節(jié)省53%以上，大幅降低產(chǎn)線設(shè)備成本。

據(jù)悉，預(yù)計(jì)今年底，蜂巢還會(huì)發(fā)布第四代疊片技術(shù)，將會(huì)用到更先進(jìn)的激光技術(shù)和磁懸浮物流技術(shù)，生產(chǎn)效率有望再提升一倍。

楊紅新表示，“龍鱗甲”加“飛疊”組合在一起，可以給客戶帶來10%左右的成本降低，10%左右的能量密度的提升以及可以做到電池包安全性更高。

在量產(chǎn)進(jìn)程上，目前，龍鱗甲電池已經(jīng)完成了產(chǎn)品的開發(fā)和定型，第一款搭載龍鱗甲電池的車型將在今年四季度量產(chǎn)上市，明年上半年還會(huì)有其他車型陸續(xù)量產(chǎn)上市。“我們正在跟多個(gè)客戶對接，包括國外OEM，大家對這個(gè)技術(shù)非常感興趣。”

小結(jié)：從年初的價(jià)格戰(zhàn)，到上海車展上近百款新能源車型的首發(fā)亮相，一場關(guān)于新能源汽車市場的爭奪戰(zhàn)已經(jīng)吹響號角。對于置身其中的動(dòng)力電池企業(yè)而言，誰能提供更高品質(zhì)、更高安全、更高性價(jià)比的電池，誰就能取得未來市場的主導(dǎo)權(quán)。此次在車展上現(xiàn)出“真身”的龍鱗甲電池已然率先“亮劍”。