走访蜂巢能源:常州电池黑马何以携“短刀”大单品开辟新天地?

更新时间:2023-10-10 11:42:45作者:无忧百科

走访蜂巢能源:常州电池黑马何以携“短刀”大单品开辟新天地?

2023年国庆节前夕,在盐城基地接受访问时,坐在长桌一头的蜂巢能源董事长杨红新右手会习惯性地转笔——这是80后的专属“小动作”。

2018年,蜂巢能源脱胎于长城汽车动力电池部呱呱坠地,杨红新时年不过38岁。


也是在这一年,50岁的曾毓群率宁德时代在A股创业板上市,其在国内市场占有率已经到41%;全球动力电池市场中,宁德时代、日本松下、比亚迪、韩国LG群雄并立,四大巨头总共占据了超六成份额。

仅仅5年,蜂巢能源在厮杀惨烈的动力电池市场中从无到有劈开一条血路,不仅做到了国内市占率排名靠前,在全球动力市场也一举跻身前十行列。不仅如此,公司也即将登陆A股科创板,用百亿资本为其“黑马”身份镀上金身。

蜂巢能源横空出世的背后,隐藏着这家年轻董事长率领的年轻企业哪些玄机?

在此次蜂巢能源一年一度的“媒体日”活动中,公司不仅公开了其核心的电池“飞叠”制造设备和工艺,董事长杨红新也在内的媒体分享了其对于电池技术、产品、经营以及行业未来的思考。

“叠”出来的优质产能

对于从属于制造业的电池企业而言,工艺技术是企业的命脉。

同样是方壳电池制造,龙头宁德时代选择的是卷绕工艺。但年轻气盛的蜂巢能源从成立之初,就选择了一条与宁王不一样的道路——他们选择了叠片技术,以配合其王牌“短刀”电池产品。


所谓卷绕,是将制片工序或收卷式模切机制作的极片卷绕成电芯,原材料按照负极、隔膜、正极、隔膜的顺序进行卷绕。叠片,则是将模切工序中制作的极片叠成电芯,例如典型的“Z”字形叠片,正负极分别叠在隔膜两面,隔膜以“Z”字形穿行其间而隔开两极。

理论上,叠片工艺制得的电芯产品在能量密度、循环性能及安全性能等方面性能更优,不仅匹配长薄化的电芯,还与大容量电芯生产有着更高的适配度。但在动力电池行业走向极限制造和规模化制造的当前,如何解决叠片工艺的生产效率问题,成为了行业最为关注的焦点。

例如,在叠片工艺中,最难处理的不是极片,而是隔膜。“隔膜的厚度只有7微米,是头发丝的三分之一,上面还涂敷有胶和陶瓷,是对电池安全性影响最大的核心材料。”蜂巢能源方面介绍说,“为了确保电池的安全,蜂巢能源采用高端的陶瓷隔膜,又软又薄的隔膜叠入电池内部之后不能有任何褶皱和异物,更不能有一丝的损伤,是影响设备效率的重要因素。”

2022年,蜂巢能源在叠片1.0和2.0的基础上,发布了第三代高速叠片技术——飞叠,以0.125S/pcs的叠片速度,突破性地实现了与卷绕工艺的效率持平。

而参访当天,在蜂巢能源的盐城基地,隔着工厂车间玻璃窗,参访者也看到,高速叠片机正以一秒八片(0.125S/pcs)的超高效率生产极片——八个工位同时叠片,在一秒钟完成。


颇有意思的是,就是这样的“八位一体”的同步技术,也是蜂巢能源的创新。

2021年,确定飞叠效率目标后,蜂巢能源收集了现有几百台叠片机所有的问题,走访了造纸行业、饮料行业、卷烟行业等很多工厂来寻找跨行业应用的技术和理念。

最终,公司从易拉罐产线中得到灵感,创新提出了批量处理的制造理念,实现一台设备上极片多片同时切,多片同时叠,在单机设备成本几乎不变的情况下,效率提升了几倍,实现了更简单机械结构下的高效产出,打破了单机效率的天花板。

据参访当天现场技术人员介绍,不同于隔膜、正极片、负极片堆叠在一起的“Z”叠工艺,“飞叠”产线首先通过两层隔膜包覆负极片经过加热辊进行热复合及隔膜封边,再裁切成片,最后和正极片依次堆叠。由此解决了长久以来传统叠片过程中可能面临的隔膜褶皱,极片掉粉、错位等难题。

同时,“飞叠”集成叠片、热压功能,减少设备占地面积、产线成本的同时,大幅度提升产线效率和产品品质。此外,飞叠产线还布满了CCD(机器视觉)监测设备,确保每一片极片表面光滑无折痕,极片堆叠整齐无错位。

“飞叠的目标是实现占地面积小、速度快、质量更可靠、工艺更简单,这个目标已经实现。”蜂巢能源董事长杨红新向媒体介绍,“从最基础的质量控制角度做到了更加科学合理。”

据了解,目前“飞叠”单条电芯产线最高生产效率可达24PPM,即一分钟可以生产24支短刀电芯,相较于国内主流的12-14PPM叠片生产线,生产效率得到了大幅度提升。

作为首个率先导入飞叠技术的生产基地,盐城基地整个二期项目包含9条飞叠电芯产线和9条相应的模组PACK产线均正式投产,主要生产62Ah、90Ah、142Ah等主流短刀电池产品。

目前,盐城基地L400 62Ah短刀飞叠电芯已量产超过110万支,折合电池包11000+套,一期首条短刀飞叠产线产能利用率高达90%,创造了短刀电池爬产效率纪录。

除盐城基地之外,蜂巢能源上饶、成都基地也陆续引入飞叠设备。随着海外基地建设平稳推进,“飞叠”也将根据节奏规划“出海”日程。

值得一提的是,飞叠产线效率的提升,章鱼博士——这个名字取自漫威电影、由蜂巢能源孵化的主打智能制造的公司也功不可没。

据介绍,目前蜂巢能源20多条生产线的CCD设备全部使用章鱼博士自主研发的AI算法,算法侧重于视觉检测,缺陷检测判断,替代人工判断。“这就大大提高了产品的检出率,意义非常重大,”杨红新说,“这是章鱼博士目前从事的最核心工作。”

另据蜂巢能源工艺装备中心负责人、章鱼博士公司总经理尹东星介绍,蜂巢能源的叠片技术还会有更进一步的空间。“目前技术是在现有的3.0技术上做一些优化,比如采用更多激光、AI检测、无损检测技术。”尹东星说,“下一代技术也在开发和规划中。”

依托于“短刀+飞叠”产品矩阵优势,再加上在产能部署上的前瞻卡位,今年以来,蜂巢能源陆续供货理想L7、吉利银河L7/L6、东风岚图追光/梦想家、哈弗猛龙/枭龙等知名车企的畅销车型。在PHEV(含增程式)领域的表现尤为亮眼,从工信部发布的车型公告看,6月以来,蜂巢能源配套的插混车型已接近20款,已经深度进入主流车企的供应链。

“目前有几款产品的交付比较紧张。所以我们国庆节只放一天假,得加班加点催产和补产,满足客户的需求。”董事长杨红新笑称。

“短刀”出鞘,一路霹雳闪电

对于电池企业而言,谁能快速响应市场新阶段对电池共性及个性化的需求,谁就能掌握市场配套增长的秘诀。如何快速响应?这不仅需要规模产量的支撑,更需要犀利的“选品”眼光。

不少电池业内人士更进一步指出,当前的全球动力电池市场中,产品技术路线的迭代极快,电池企业既要做到技术路线的广泛布局,又要押注重点,规模化做出“大单品”,这其中的商业风险,不言而喻。

在媒体日当天,蜂巢能源董事长杨红新坦言,为了规划技术路线,蜂巢能源专门成立了两个部门,“其中商品战略规划部,一个月最少开2—3次会讨论。”杨红新说,“这很难,一个公司要把路线确定正确了,未来五年的发展都不成问题。”

“技术路线的选择,首先要是基于应用场景——终端客户最缺什么,然后再倒推,有哪些技术可以解决,再从可以解决的这些技术里选最有竞争力的技术。”杨红新说,“困扰着新能源汽车普及的,无非还是里程焦虑和成本、安全问题。”

例如,解决里程焦虑其实就是靠快充或者是更长的续航里程实现,但是更长的续航里程又和成本冲突。”杨红新说,“我们挑出现有产线能延续的技术,另外,技术要有一定基础跟成熟度,在成本上有竞争力。”杨红新说。

“综合下来,我们就能得出基于几大痛点的基本解决方案。从产品维度,是用正极磷酸铁锂材料的短刀电芯做到80%的主流乘用车场景的覆盖,用正极高镍体系的大圆柱电芯做到高端长里程CTC的覆盖。”杨红新说。

从技术维度,无论是高镍大圆柱电池还是磷酸铁锂短刀电池将来都要具备快充能力,都要能兼顾到800伏高压充电平台。

从材料维度,杨红新判断,电池正极材料的“大无钴”方向未来会成为最主流,而大无钴材料包括了磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、无钴层状氧化物材料。

在确定了基本方向后,紧接着就是大单品的确定。为什么要做大单品?杨红新说,“一个产品在一条生产线上生产,和一个产品在10条生产线上生产,其制造成本、采购成本是不一样的。”

“市场上最主流车的续航、充电需求到底是什么样的?我们用一个什么方案能覆盖市场80%的车,还能跟友商的产品兼容?”杨红新说,“这非常困难,需要我们做海量的推演。”

蜂巢能源的幸运在于,他们今年押对了插电混动(PHEV)汽车赛道。2023年1-8月,国内新能源汽车销量537.4万辆,市场渗透率连续4个月超过30%。而在细分市场中,插电混动异军突起,增速超过纯电,乘此东风,蜂巢能源短刀电池L400也成为了明星大单品。


作为一款专门针对插电混动的电池产品,L400短刀电池的尺寸为14.6mm*409mm*88mm,容量62Ah,质量能量密度为174Wh/kg,脉冲放电倍率达15C,循环寿命大于3000次。

实际上,L400短刀电池的诞生也是缘自蜂巢能源和杨红新对市场敏锐的洞察力。

“我们判断在新能源汽车市场中,将形成三大结构、三个价格区间的布局——售价20万元以下的车型将由长里程的插电混动汽车覆盖,售价20万元以上的用800V的快充纯电动汽车来覆盖,纯电车型用于城市内代步也没问题。”杨红新说。

“基于以上判断,我们认为插电混动可能有很好的市场,所以公司在去年上半年制定产品战略规划时,确定了这两个方向,一个就是中长里程续航的插电混动,用磷酸铁锂短刀电芯来实现——现在已经做到了。另一个是800伏的快充以及长续航的纯电,用磷酸铁锂短刀+三元方壳电芯来覆盖——目前基本也做到了。”杨红新说。

另外,短刀电芯天生适合做成插电混动电池包,电芯400毫米长正好可以让电池包避开排气管。同时还可以通过高集成度,提高电池包电量,所以解决方案客户也比较认可。“我们现在很幸运,20条产线两个产品就覆盖了,而且这么多的客户都能用。”杨红新说。

在确定大单品的过程中,公司团队也同样经过了大量推导。“我们把全国10个车型的电池包找出来,把不同长度的电芯——200毫米、300毫米、400毫米、500毫米依次往里排,到底选用什么高度、宽度、容量、厚度,海量推演出来的。”杨红新说。

从动力到储能、国内到海外的无缝衔接

有了优质产品和产能,对于任何一家企业而言,还需要为产品不断发掘新的应用场景和市场。

在今年新能源汽车市场增速开始放缓、动力电池装车增速已经显著低于产量增速后,动力、储能双轮驱动已成为国内电池企业的重要生存法则。从去年开始,蜂巢能源开始布局储能市场。

目前,蜂巢能源湖州基地两条储能电芯生产线已经投产,成都基地定制的大短刀325Ah的储能电芯在10月份将下线。这也是国内现在量产容量最大的储能电芯,电芯循环寿命超12000次,相比目前主流的280Ah储能电芯,新品可实现电池包级降本超10%。

“储能电芯产能释放有一个过程,”杨红新说,明年蜂巢能源自有储能电芯出货量会有较大攀升。此外,蜂巢能源正在做动储一体化,即短刀动力电池的产线也可以做储能电池。“把这个平台做大,在储能的订单不稳定的时候,用庞大的动力订单去调节。”杨红新说。

但实际上,对于目前投资火热的电化学储能市场,杨红新却显得较为冷静和谨慎。在其看来,国内电化学储能最大的争议之处,是一些项目的利用率不高。“只是装在那里,都没有被调动过,没有充放过电,没有发挥价值。如果真的用电量激增,储能价值出来了,就有积极性了,现在大部分是强配的要求。”杨红新说。

不过杨红新也肯定,工商业储能在高速发展,也有真实的应用场景,值得长期看好。工商业储能和地方政府的补贴有关,和实时电价交易政策、峰谷套利也有关,虽然目前业主企业面临有资金成本收回周期长的问题,但方向是明确的。

“在浙江、江苏、山东很多地方,电价等条件越来越灵活,同时一些储能基金逐步出现,用市场化的杠杆去持有资产,来解决业主的资金压力问题。”杨红新说。

去年9月,蜂巢能源公布了在德国建造电池包工厂以供应电动汽车的计划,公司选择了勃兰登堡州,这也是特斯拉的超级工厂所在地。此外,蜂巢能源还计划在德国萨尔州建造一座24GWh电芯工厂。而在泰国,蜂巢能源投资的电池包工厂也已经开始建设。


在宁德时代、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能等国内电池巨头纷纷出海建厂的大趋势之下,海外市场对于年轻的蜂巢能源而言,也毋庸讳言成为必争之地。

“德国勃兰登堡州的工厂建设正在推进,我们还收购了萨尔州的一家风电工厂,正在做改造的计划。”杨红新说,“泰国工厂一共有三条产线,短刀电芯会在那里组装。今年年底,泰国工厂将完成产线的安装调试,样品下线,明年一季度开始批量交付客户。目前已经确定的客户是长城和合众,面向东南亚的其他客户还在拓展。”

对于海外市场拓展的困难,杨红新也坦言,“工作签是海外投资面临的很大的问题,像德国的工作签很不好办,但是当地的工人又没有那么多的经验。”

不仅如此,欧盟的环保、建设标准,设备的CE认证极其严格。“尤其是CE认证((在欧盟市场“CE”标志属产品强制性认证标志)要求是非常苛刻的,会带来巨大的成本的增加。”杨红新说。此外,电池企业未来还将面对欧盟《新电池法》对于碳足迹、回收等方面的要求。

尽管诸多不确定性因素存在,但利好的因素也多,尤其在项目的融资上。在杨红新看来,欧洲的资本市场还是很开放活跃,在欧洲的融资途径和方法有很多。市场不缺资金,缺项目。

因此,在不远的将来,蜂巢能源开拓疆土的规划也令人期待。

此次“媒体日”活动中,杨红新也小小剧透了一番,“蜂巢能源目前在欧洲也组建了有100人的团队,本地也储备了大量的订单量,只有这两个欧洲工厂还不够,不够怎么办?现在也不能透露太多,我们还有其他的布局。”

“美国、欧洲会是开拓的重点,我们会通过提供差异化的产品,通过快速的产品开发速度、市场响应速度来获得一些高的溢价,在中国‘卷’的基础上走出一个新的领域。”杨红新说。