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蜂巢能源的无钴电池与电池日,噱头还是实力?

来源:电车之家 | 作者:wxf | 分类:分析 | 时间:2020-12-04 | 浏览:12159
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锂电网讯:疯狂的特斯拉之后,谁会成为下一个有实力举办电池日的企业?宁德时代?比亚迪?还是LG?好像这些都电池企业都没有搞,12月2日,蜂巢能源在无锡举办自己的首届电池日活动。

是不是有点迷糊,谁是蜂巢能源?或许你都不知道。简单说上几句,蜂巢能源隶属长城汽车,2018年被单独划分,成立能源公司,也就是蜂巢能源,属于动力电池供应商。目前主要供给欧拉动力电池。

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10月份国内动力电池企业装车量排名

根据蜂能源发布的10月份最好成绩,蜂巢能源10月份的装车量已经进入前十,为什么说最好成绩呢?因为在8月份蜂巢能源装机量还排在第19位。能够进入前十,当然少不了欧拉拉动的内需。根据乘联会发布的10月销量数据显示, 2020年10月欧拉销量中,欧拉黑猫销量为6269辆, 欧拉白猫1651辆,10月欧拉汇总销量7920辆。8月销量数据显示,欧拉汇总销量4783辆。所以这翻一翻的装车量,直接是由自己兄弟欧拉新能源拉动的。

虽然蜂巢能源排名进入前十,但是从装车量上来看,蜂巢能源0.09GWh装车量与排名第一的宁德时代3.06GWh还有第二名比亚迪的1.00GWh还是相差十倍三十几倍之远,蜂巢能源凭什么搞首届电池日,大有抢国内电池日正宫之名。除抢正宫之名,蜂巢新能源另外一个小心思,也就是诚邀动力电池客户。这从蜂巢能源经理杨红新的发言就能看出。“蜂巢能源无钴电池,今日起接受全球预定。”杨红新在发布会上发出宣告。他还督促说,要抓紧预定,因为明年产能紧张。蜂巢能源也明白,如果没有欧拉,恐怕自己啥也不是,宁德时代为什么能做到第一,显然宁德时代在国内众多车企都是它的客户。蜂巢能源想把自己的电池卖给别人。

宁德时代的电池供货遍及国内所有车企,这源于宁德时代强大的技术背景以及雄厚资本。宁德时代正式成立于2011年12月,前身是新能源科技有限公司(ATL)2009年成立的动力电池事业部。创建初期背靠日本TDK技术储备,经过十几年大力发展已经成长为国内最大动力电池制造商,发展如此,当然呢?也少不了政府的支持,2011年底,政策要求全外资公司不能生产动力电池,2016年工信部发布电池白名单,这些政策的出台无异于给中国发展初期的动力电池形成保护衣。2019年宁德时代量产三元811电池,能量密度突破300Wh/kg,一时间产品供不应求,大有手机界高通骁龙888的感觉,这也让国内汽车厂商制造的电动汽车续航飞速突破600公里门槛。

当然了,811电池的易燃易爆问题后来也逐渐凸显。这也孕育了国内第二大动力电池比亚迪刀片电池的闪亮登场。2020年3月份比亚迪宣布刀片电池问世,并具备量产能力,首款搭载车型为比亚迪汉EV,续航突破605公里,单体能量密度突破190wh/Kg。一时间磷酸铁锂电池的热度再次被送到行业顶端。

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据动力电池分会公布,今年2月,我国磷酸铁锂电池产量达到438.9 MWh,占动力电池总产量的48.7%;1-2月,磷酸铁锂电池累计产量894.3MWh,占总产量的51.6%,不仅反超三元电池,还超过了除磷酸铁锂电池之外所有电池类型的总和。

比亚迪刀片电池的问世也不是比亚迪一时产物,冰冻三尺非一日之寒,1995年2月,在北京有色金属研究总院旗下比格电池有限公司工作的王传福,辞职以后创立了比亚迪。那年,这位毕业于中南大学冶金物理化学专业的高材生,试着将电池送给台湾最大无绳电话制造商大霸试用。没想到,差强人意的品质加上低廉的价格,引起了大霸浓厚的兴趣。当年底,大霸毫不犹豫将给三洋的订单转给了王传福。这奠定了王传福后来的商业帝国。

2001年比亚迪成为全球最大手机制造商NOKIA的电池供应商。20世纪90年代,比亚迪借助低成本创新,实现从作为MOTOROLA、NOKIA等跨国巨头锂离子电池供应商到电池行业领导者的转变,形成了动力电池技术创新能力和先行者优势,并于2002年7月收购北京吉驰汽车模具有限公司,获得了供轿车模具制造技术。2007年11月,国家发改委发布《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》,为此,比亚迪搭建了磷酸铁锂电池生产基地,强化了比亚迪锂电池的核心技术优势和顶级供应商地位,促进了比亚迪新能源汽车产品平台的快速构建并持续升级。2009年比亚迪开始正式进军电动汽车制造业,北美底特律国际车展比亚迪首次对外展示了电动汽车e6这款车,自此比亚迪正式形成了上下游产业链的打通。从动力电池到电动汽车成品,后来比亚迪又自研电动汽车芯片IGBT,打破外企垄断局面。

宁德时代有高能量比811电池,比亚迪有刀片电池,其他电池供应商也不弱,均处于第二阶梯,在三元锂与磷酸铁锂方面也都小有成绩,再看一下蜂巢能源,成长较晚,虽然也都有布局可是出货量只能供应自家车企,少量批发,产品也没有亮点,怎么能引来关注,获得客户呢?

拿无钴电池吸引眼球,寻求关注

2020年5月份蜂巢能源对外发布无钴电池。当然,真正让“无钴”在中国大红大紫的,归功于新能源汽车界的超级流量担当特斯拉。2月3日,宁德时代发布公告,将与特斯拉开展业务合作的公告。特斯拉MODEL 3将会搭载无钴电池,也就是目前大家熟知的MODEL 3磷酸铁锂电池版。

要知道什么是无钴,先要搞清楚什么是钴。钴(Cobalt)元素符号Co,在周期表中位于第4周期、第Ⅷ族,原子序数27。目前纯电动汽车主流配套的三元锂电池,其名字来源于正极材料中镍钴锰(NCM)三元聚合物,钴是其中不可或缺的一员。

钴可以稳定材料的层状结构,而且可以提高材料的循环和倍率性能。当然,钴也不是完美,它的唯一缺点是:贵(但也有可能是你的缺点)。

三元电池的发展史,就是不断的增镍降钴,NCM比例从532到622,再到811。消费者和主机厂对降本的渴求,促使电池厂家们极力探索低钴甚至无钴的可行方案。要理解“无钴”,简单粗暴地从字面上理解即可:没有钴。一切没有钴的电池,都可以叫做无钴电池。

蜂巢能源的无钴电池是什么呢?2020年5月18日,蜂巢能源科技公司线上发布了两款无钴电池,可以实现最高达880公里的续航里程。蜂巢能源的无钴电池,即电池镍钴锰三元电池中,去掉了钴元素,形成镍锰酸锂电池。它的价格低于高镍电池,但是镍的价格也不便宜,价格仍会高于磷酸铁锂电池,不过理论上能量密度会高于磷酸铁锂电池。

据蜂巢能源总裁杨红新介绍,目前他们的无钴电池已在中试线已成功完成500千克级中试,并进入吨级小批量生产阶段。 材料配比方面,镍(Ni)含量70%~80%,锰(Mn)含量是20~30%。 第一款产品是是基于590模组的电芯设计,容量为115Ah,电芯的能量密度达到245wh/kg,能够搭载在大部分新型纯电平台上,明年6月份推出;L6薄片无钴长电芯,容量226Ah,配合矩阵式pack,可实现880公里续驶里程,2021年下半年实现量产。

本次蜂巢能源电池日总裁杨红新表示:具体的量产落地时间,会在明年6月份。在明年7月份,长城第一款搭载无钴电池的电动汽车将会上市,续航600公里。由此来看,这款电池目前还是尚未具备批量生产能力。不过电池日上,蜂巢能源表示,这款电池已经供应特斯拉实验了三个月,表现可以。

蜂巢能源明白,要是特斯拉用了它们的电池会来带多少广告效应。后期电池批量化生产成本就会下降,越是量大,成本就越低。

镍锰酸锂电池是什么?镍钴锰酸锂分子式:Li(NiCoMn)O2,LiNiO2是锂离子电池的关键材料之一。镍锰酸锂是正在开发中的具有诱人前景的锂离子电池正极材料,与钴酸锂正极材料相比,其输出电压高、成本低、环境友好。

目前,一般认为镍锰酸锂主要应解决其生产中的规模化制备问题及应用中的高电位电解液耐受性问题。如能顺利解决上述问题,则这种具有4.7V的锂离子电池正极材料必将成为未来大型、长寿命、高安全锂电产品首选正极材料。

搞到这里大家应该会明白蜂巢能源无钴电池应用要等到明年,还有为什么搞果冻电池。归结两点,规模化制备问题及应用中的高电位电解液耐受性问题。所谓果冻电池,是指类似于凝胶的电解质,官方称,“果冻电池”的耐热温度提高至150°C,同时具备“自愈合”特性,在实验室样品满电针刺测试中,可实现 “不起火、不冒烟、自愈合”。个人理解蜂巢能源为解决常规有机电解液应用于镍锰酸锂耐受性较差,开发了果冻状凝胶电解液,而且这种凝胶电解液与有机电解液相比有着阻燃效果,但是这种东西也有很大问题。

根据蜂巢能源电池日描述,缺点就是内阻比大。电池内阻比大电流充放电都会受到影响,难以达到既定的容量标准。理论上讲内阻越低越好,内阻和容量是有直接关系的。国内电池采购商采购也会注重这个,内阻比能达到0最好了,不过这个不可能,因为这会涉及到电池的电解液、隔膜、正负极材料等多种因素。而且这个内阻比也不是恒定的,它在静止与做工还有环境因素都会影响,使用时间老化也会加剧内阻比。反正电池的内阻比是越低越好,内阻比降低标识这电池的进步,蜂巢能源无钴电池等于为解决问题制造了另外一个问题,这应该是一种倒退行为。

1970年代后期,有一种电池因为使用金属锂作为电极,而被称为锂电池。同样质量下,锂电池能比其他电池储存更多的电能,因此很受市场青睐,目前已经应用到手机、平板、相机等移动设备。瑞典皇家科学院宣布:因在可充电锂离子电池开发方面的突出贡献,决定授予John Goodenough、Stanley Whittingham和吉野彰(Akira Yoshino)2019年诺贝尔化学奖。

锂离子电池发展到今天,在正负极材料的持续升级和电池结构的不断优化的作用下,电池的比能量已经有了非常大的提升,目前在高镍三元正极/硅碳负极的加持下,锂离子电池的比能量已经达到300Wh/kg左右,初步实现了2020年目标。

然而300Wh/kg的比能量几乎是现有体系的极限值了,继续提升比能量只能更换新的材料体系,从目前的技术发展来看,正极最有可能的选择是富锂材料,负极方面主要是金属Li。富锂材料的比容量可达250mAh/g以上,远高于目前的三元材料,能够实现400Wh/kg比能量的目标,然而富锂材料在循环过程中面临着持续的电压平台衰降,这不仅仅会造成电池比能量的降低,还会影响电池管理系统BMS的正常运行。

化学方式无法解决,所以厂商开始通过物理方式解决电池能量比,比如刀片电池,就是采用了这种方式。刀片电池的生产需要经过配料、涂布、辊压、叠片、装配、烘烤、注液、检测等八大工艺,每道工艺对车间环境和精度都有严格的要求。

同样蜂巢能源也在电池日透露了自己的叠片技术。也是通过物理模式来扩展电池能量比。

动力电池一般分为方壳、软包、圆柱三种形态,多采用卷绕和叠片两种工艺,卷绕大家可以理解成围着个一件东西做卷绕运动,叠片呢,就是一层一层做Z字形叠加。从发展历史来看,卷绕工艺从消费类电池就开始应用了,经历了最初期的手动式卷绕机、更新后的迭代半自动卷绕机、再到现在的全自动卷绕机。在这过程中,卷绕工艺生产效率大幅提升,成为电池领域主流工艺路线。也正是因为卷绕工艺更成熟、生产效率更高,在消费类电池向动力锂电池发展的过程中,也沿用了卷绕工艺,成为当前动力锂电池主流的生产工艺,广泛应用在方形电池和圆柱电池里。

不过业内普遍认为,大模组、大电芯是未来动力锂电池发展趋势。而目前电芯已经到达卷绕电池的极限,电芯长度大大新增。随着电池越来越长,卷绕工艺将越来越难实现。除了圆柱电池受制于形状限制较难采用叠片工艺生产,软包和方形都可以应用叠片工艺。叠片工艺具备内阻低、能量密度高、高倍率放电容量较高、不容易变形等综合优势,因此部分方形动力电池企业也开始尝试叠片工艺。

蜂巢能源电池日上表示,蜂巢采用叠片工艺,并有不断提升叠片速度的计划。蜂巢第一代叠片技术,可以实现0.6秒/片的叠片速度。而第二代叠片技术,将能使其叠片速度提升到0.45秒/片。到第三代,速度要提升到0.125秒/片。这一叠片速度,还是在蜂巢600毫米电池上实现的。对比看一下比亚迪刀片电池的叠片工艺,1000毫米电池上,公差控制在±0.3mm以内、单片叠片效率在0.3s/pcs的精度和速度。大家感觉那个更难实现呢?其实比亚迪1000毫米,0.3S/PCS, 工艺上更难实现。在1000毫米毫米上作业,实现均匀涂布、辊压平整,再去做快速叠片是非常难的事情,所以刀片电池的量产才引起了业内轰动,福特,奥迪等车厂听到后马上下单。

另外就是蜂巢能源的热阻隔电池包冷。该电池包基于果冻电池的电芯基础上,首先是电芯不易自燃,所以电池包也能很好控制。蜂巢能源通过泄压、喷发物控制、降温、报警、隔热等多种方式,设计出热阻隔电池包,来实现PACK的安全防护,进一步防范动力电池热失控的风险。

动力电池包快速泄压是在动力电池包出现异常时,需要快速把电池包里的压力排出,防止电池包发生安全事故,只有动力电池包内外压力平衡,才能保证电池包的正常运行。喷发控制物,应该是喷射阻燃,隔绝热量的物质,或者是降温物质。降温、报警、隔热,这些也不是高难度方式,不过效果呈现也不是绝对好。

蜂巢能源日除了在材料、电芯、电池包提及,蜂巢还建立了蜂云平台,来做电池安全监控。这个好像很多厂商已经做了或者正在做,国家也在督促厂商做这个,由于涉及收集车辆数据,属于隐私问题,很多厂家都是避讳不谈。其他的四元电池,固体电池,石墨烯,还没到应用层面。

总结:蜂巢电池日没什么特别引人注意的产品,喜欢啃新骨头值得表扬,至于蜂巢能源无钴镍锰酸锂电池,是否优于目前在售的811跟刀片电池,这个得看明年6月份实际生产跟应用,如果造价过高,也等于没用,还不如使用有钴电池。就当前来看我可以负责任的讲811电池跟刀片电池谁都无法超越,工艺流程上蜂巢能源跟比亚迪差的很远,比亚迪一块电池的工序成品需要8道,蜂巢能源要用12步,这个就比较麻烦了。现实摆在那里刀片电池批量生产应用,是一个很成熟的产品,比亚迪汉EV续航605公里,宁德时代811电池批量生产,量产车型埃安系列,R汽车……。蜂巢能源供给长城的电池明年才能实现600公里续航。所以说蜂巢能源举办电池日大有抢“正宫之名”,因为实力不允许。

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