蜂巢能源L600短刀片磷酸铁锂电池量产下线
2021-10-29
10月29日，江苏常州，蜂巢能源L600短刀片磷酸铁锂电芯在其金坛工厂量产下线。
动力电池结构演化中，电芯长薄化已成为全球主流共识。截至目前，包括比亚迪、LG能源、蜂巢能源等国内外电池企业都在长薄化电芯上做了重点布局。
最先行动的是比亚迪，目前，其刀片电池已经大规模量产，除了自身车型的全覆盖外，还在加速外部车企的应用导入。
另外一家布局长薄结构电芯的中国企业是蜂巢能源。
早在2019年４月的上海国际车展上，蜂巢能源在业内首次亮相就展示了内部代号为“L600”的短刀片磷酸铁锂电芯，L代表Long cell, 600代表600mm左右的长度。
今年6月，在工信部发布的345批公告中，长城欧拉一款车型配套了蜂巢能源的磷酸铁锂电池包，据了解，该车型采用的就是蜂巢能源的L600短刀片电芯。
就在近日，高工锂电获悉，蜂巢能源为配套欧拉的一款L600短刀片磷酸铁锂电芯已经量产，基于该电芯的CTP电池包也量产在即。
对此，高工锂电实地到访位于常州金坛的蜂巢能源动力电池工厂，现场调研其L600短刀片磷酸铁锂电芯的实际量产情况，并对于蜂巢能源选择L600短刀片磷酸铁锂电芯路线的背后原因、产业化制造难题破解、成组及Pack策略选择等核心问题进行了深度交流。
蜂巢能源技术相关负责人向高工锂电介绍，L600短刀片磷酸锂铁电芯就是蜂巢此前对外展示的L6电芯，该电芯已经在近期正式量产，第一代型号为184Ah，采用叠片磷酸铁锂技术，在能量密度、循环寿命、快充等性能上都有明显的优势，将是蜂巢能源继无钴电池之后的又一个拳头产品。
同时，该量产电芯产品通过系统结构创新设计，搭载在磷酸铁锂矩阵电池包上，可实现PACK在空间利用率、能量密度和安全性方面的明显提升，可有效解决磷酸铁锂电池低温性能差、续航里程短等行业难题。
蜂巢为何选择“短刀片”？
在蜂巢能源常州金坛工厂，高工锂电看到刚下线的L600短刀片磷酸铁锂电芯，与目前的主流电芯相比，该产品长而薄，长度大约600mm左右。而对比比亚迪对外公开展示的长度为1m左右的刀片电池，蜂巢能源的这款电芯长度仅为其一半，因此可以将其称为“短刀片”。
“长薄结构电芯散热性明显提高，且本身可以作为结构件，叠加无模组技术，可以使安全性更好、成本更低、体积能量更高，因此将成为动力电池主流发展方向。”
蜂巢能源技术负责人向高工锂电表示，电芯结构的长薄化是动力电池演化的行业共识，也是蜂巢能源在成立一开始就重点发力的方向之一。
对于为何将长薄电芯的设计选择为600mm的长度，蜂巢能源给出的思路是，主要基于尺寸兼容性、电芯性能发挥、规模化制造要求等多个维度的综合考量结果。
从兼容性来看，L600短刀片磷酸铁锂电芯长薄化设计，突显叠片工艺电池优异性能，支持切换590标准模组，实现串并联方案灵活变化，以高标准化、灵活性的特点可最大化降低电池包的设计难度。
基于该电芯，可广泛适配以大众MEB、长城A30及后续DE30为代表的全新纯电动平台车型，实现A0级以上车型500km以上续驶里程。
与此同时，两侧出极柱的电芯设计，可支持pack环节采用上下双水冷技术，实现2~4C快充性能，满足800V高压电气架构高端车型应用，同时与CTC全新技术具有更好匹配性。
从电芯性能的发挥上来看，L600短刀片磷酸铁锂电芯在安全性、循环寿命等表现上都有非常明显的优势。
蜂巢能源技术人员介绍，该电芯通过尺寸优化设计，长度增加，厚度减薄，在散热、膨胀、能量密度上更具优势，同时本身还可以作为结构件，增强电池系统结构强度。
高工锂电获悉，L600短刀片磷酸铁锂电芯已全面通过过充、撞击、震动、跌落、短路等系列安全性能测试，总体性能表现明显优于国家标准，尤其是顺利通过了针刺试验，充分显示出产品的高安全品质特点。
此外，在循环寿命方面，单体电芯循环次数超过4000次，第一代产品已具备超长循环寿命。
从规模化生产制造的角度出发，长薄电芯面临的最大问题是良率的控制和大规模制造的效率问题。
蜂巢能源介绍，相比其它长度，L600短刀片磷酸铁锂电芯在长短之间找到了一个相对平衡点，不仅在通用性、适配性方面表现优异，且在良率控制和大规模工业化量产方面优势明显。
基于蜂巢能源的高速叠片技术和车规级AI智能动力电池工厂，可以保证该电芯高质量高效率生产。
“短刀片”背后的制造秘密
事实上，相比目前主流的电芯规格，长薄电芯的制造的确难度更大。为了保障L600短刀片电芯的规模化生产，蜂巢能源基于车规级AI智能动力电池工厂，在制造环节还做了一系列优化和升级。
在蜂巢能源常州金坛工厂，蜂巢能源技术人员向高工锂电介绍，除了高速叠片设备之外，L600短刀片电芯的制造产线中还应用了磁悬浮物流线、顶盖侧缝焊连续焊接等创新性技术。
在目前主流电芯制造的物流线上，一般采用皮带物流线，蜂巢能源针对L600电芯的结构特点以及产品质量考虑，导入了磁悬浮物流线技术。
L600短刀片磷酸铁锂电芯的单极组重量约1.3Kg，极组主体长度尺寸559mm，重量、长度尺寸约是其它极组的1至2倍。因此其极组对叠片至热压转运过程中极组对齐度的保证要求更高，传统的皮带物流线很难胜任要求。
蜂巢能源技术人员介绍，针对上述情况，L600短刀片磷酸铁锂电芯叠片至热压物流方式采用了磁悬浮物流线，来保证产品质量要求。
相比于传统皮带物流线，磁悬浮物流线传输效率更高，可以达到皮带物流线的6倍，同时，磁悬浮方式小车的加减速更加均匀，极组对齐度更易保证。
此外，磁悬浮采用润滑滚动，相比于皮带线的滑动干摩擦，可以减少异物，且一致性更高，无碰撞问题。
对于长薄电芯而言，组装环节的焊接也是一个棘手的难题，蜂巢能源技术人员介绍，长薄电芯电芯为长条结构，变形量大，焊接难度高。
针对L600短刀片磷酸铁锂电芯特点，蜂巢能源在电芯顶盖周边焊接采用侧缝连续焊接技术，该技术采用电芯旋转+激光出射头联动，同时在R角位置减小激光能量密度，实现了顶盖侧缝的连续焊接。
相较传统拼接焊，连续焊接的焊缝质量一致性更有保障。另外再导入环形光斑，在提高焊接速度、效率的同时，减少焊接过程异物的产生。
基于L600短刀片磷酸铁锂电芯的产线优化不止于此，蜂巢能源介绍，为了保证高质量高效率的生产，其在现场管控做了很多的措施，这包括导入极组入壳前少抓取设计、防止划伤和过程变形的设计等，在基于蜂巢能源车规级AI智能动力电池工厂的各项标准，最终保证了L600短刀片磷酸铁锂电芯的规模化量产。
“短刀片”矩阵电池包量产倒计时
L600短刀片磷酸铁锂电芯量产后，蜂巢能源基于该电芯的矩阵电池包也将进入量产倒计时。
高工锂电获悉，该电池包产线将在蜂巢能源位于江苏泰州的电池工厂生产。
蜂巢能源介绍，该款电池包基于L600短刀片磷酸铁锂电芯，整合了电池恒温和低温续航无衰减等核心技术，采用CTP的全新PACK方案，在整体性能上有非常明显的提升。
相较于传统模组电池包，其空间利用率可提高17%，体积能量密度提升30%，成组效率增加12%，能量密度增加9%，整包带电量增加24%，PACK零部件则减少20%，电池系统总成本降低10%。
在能量密度方面，L600短刀片磷酸铁锂电芯结合矩阵式结构设计，电池包体积成组效率达到48.55%，比传统电池包的利用空间更加合理，可以帮助车企以更低的成本获得500km以上的续航里程。
在耐宽温性能和充电方面，磷酸铁锂矩阵电池包采用自动恒温控制技术+一体式冷却板+温度监控的模式，能够精确调控电池包温度，实现整包的温度均衡，整包温差控制在5℃以内。
此外，得益于蜂巢能源设计的超快加热速度以及保温技术， 0-80%SOC快充时间控制在30min以内。
对于磷酸铁锂电池体系而言，冬季低温掉电是目前面临的最大挑战。针对此，蜂巢能源在系统层级进行了针对性的优化。
蜂巢能源介绍，其磷酸铁锂矩阵电池包采用低温续航无衰减技术，使得电池包的保温技术在冷却和保温之间保持良好平衡，能够保证在寒冷的冬天仍有很好的保温效果，使电芯时刻保持在最好的状态。
另外，电池包结合整车余热回收功能，能够节省10%的电量，从而提高车辆在低温下的续驶里程，延长冬季续航里程。
在电池系统安全层面，磷酸铁锂矩阵电池包采用铝型材结构，凭借高强度的外壳设计，能够很好的保护电池包的内部结构。目前磷酸铁锂矩阵电池包已通过振动、机械冲击、碰撞、火烧等国标要求的全部机械性能测试，即使在严重碰撞情况下也可以效保护电芯不受侵入，保证电池包不起火、不爆炸。
高工锂电获悉，蜂巢能源通过自主创新，推出L600短刀片磷酸铁锂电芯和磷酸铁锂矩阵电池包，目前申请专利总量超过100项。
磷酸铁锂电池正在从中国走向全球，成为国际车企的重要选择，而蜂巢能源基于磷酸铁锂体系而推出的L600短刀片磷酸铁锂电芯及矩阵电池包，进一步打破了现有性能的边界，将成为国内外车企的新选择。
据透露，蜂巢能源L600短刀片磷酸铁锂电芯已经获得国际、国内多家车企的关注，正在开展产品测试及定点洽谈事宜，有望在不久后批量装车。
