導讀

11月1日在常州蜂巢能源總部，蜂巢能源發(fā)布了最新一代高速疊片技術(shù)，在疊片效率方面實(shí)現了顛覆性突破，達到0.125s/pcs，徹底解決了鋰電池疊片工藝最大的短板—效率問(wèn)題，并與蜂巢能源未來(lái)主力短刀電池形成最佳拍檔，互為促進(jìn)，相互成就。

蜂巢能源作為方形疊片電池的引領(lǐng)者，從成立伊始就在疊片工藝的降本增效方面做了不少工作，這次更是親自下場(chǎng)主導設備的研發(fā)。從效果來(lái)看，蜂巢能源做到了設備成本大幅下降，效率翻番，在技術(shù)、管理上都有創(chuàng )新。

(資料圖)

疊片，更適合下一代電池的發(fā)展方向

在鋰電池發(fā)展早期，卷繞工藝能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。隨著(zhù)新能源汽車(chē)的發(fā)展，電池包設計正在向著(zhù)長(cháng)薄化的方向發(fā)展，高度方向則統一在了100mm左右，卷繞的工藝逐漸難以滿(mǎn)足長(cháng)電池的需求。

將電芯做大之后，卷繞工藝的弊端開(kāi)始顯現，例如極片上涂層材料不可避免受到較大的彎曲變形，從而導致折彎處形成掉料和死區；卷繞過(guò)程中，極片和隔膜所受拉力容易不均勻產(chǎn)生褶皺和對齊度不良等等。

“化卷成疊”將成為動(dòng)力電池生產(chǎn)工藝的重要特征，動(dòng)力電池邁向疊時(shí)代是大勢所趨。卷繞工藝在經(jīng)歷多年發(fā)展后遇到了很大的瓶頸，疊片工藝則擁有很大的先天優(yōu)勢，比如空間利用率提升帶來(lái)的能量密度提升、穩定性工藝性兼容性更好、極耳數量多一倍帶來(lái)更好的功率性能等，所以疊片工藝是非常有前途的。

數據顯示，疊片工藝的電池能量密度比卷繞工藝的電池高出5%，排氣壓力方面，疊片在13-20kPa，遠遠大于卷繞的2-3kPa，變形和膨脹力方面，疊片工藝也更加穩定，有望成為新一代主流的電池工藝技術(shù)。

這為疊片工藝應用打下了基礎。優(yōu)勢多，但疊片工藝的缺點(diǎn)也不少。例如，一直備受詬病的效率低下，占地面積大、設備成本投入高，并且良品率相較卷繞低等問(wèn)題。

設備成本和良品率都會(huì )隨著(zhù)技術(shù)成熟而逐漸解決，但是效率低則成為普及和利用的最大難點(diǎn)。

疊片或卷繞是整線(xiàn)效率最大制約點(diǎn)也是最需要突破的點(diǎn)

一般來(lái)說(shuō)，鋰電生產(chǎn)供應流程涵蓋前、中、后三個(gè)階段，疊片或卷繞是中段工序設備中價(jià)值占比最大的一塊。根據中銀證券的數據，鋰電生產(chǎn)線(xiàn)在前、中、后段工序設備在整個(gè)設備投資中占比為4:3:3，其中疊片或者卷繞設備在中端工序中的價(jià)值占比達到70%左右。疊片工藝也是整個(gè)生產(chǎn)工序中的瓶頸環(huán)節，效率就低在了這里。

目前來(lái)看，疊片工藝目前路線(xiàn)主要分為四種，主要是Z字型疊片、切疊一體、熱復合以及卷疊一體。

Z字型疊片是最常見(jiàn)的方式，優(yōu)點(diǎn)在設備成本低、毛刺小，缺點(diǎn)就是隔膜容易變形、堆疊效率低(0.45-0.6s/pcs/工位)。

切疊一體則是在Z字型疊片的基礎上改進(jìn)，通過(guò)切片機與疊片機的集成，減少上下料、轉運工序、減少磕碰，提高良率。這兩種對優(yōu)缺點(diǎn)相同，都是有可能對隔膜造成損傷。

切疊一體機的單位成本已經(jīng)稍低于傳統的切片機加Z字型疊片機，但是稼動(dòng)率有所降低，在80%左右。

卷疊一體機的數據相對較少，是LG的專(zhuān)利，主要應用與3C電池的制造，動(dòng)力電池已經(jīng)鮮有應用。

目前較為先進(jìn)的是熱復合疊片工藝，效率再次大幅提升，理論效率可以做到0.125s/pcs，但是實(shí)際達成率并不理想，同時(shí)成本也大幅提升，達到了600-800萬(wàn)元。

蜂巢能源想要的更多，希望成本低、效率高，同時(shí)設備供應還要快，以保證其產(chǎn)能擴張速度。蜂巢最新研發(fā)出的設備集成了熱復合、多片疊等多種技術(shù)，可以做到效率高于0.125S/pcs，成本500-700萬(wàn)元，設備稼動(dòng)率高于95%，徹底解決隔膜褶皺隱患，并做到在線(xiàn)的極片、隔膜缺陷100%全檢。

蜂巢能源通過(guò)完全自主的研發(fā)，并充分結合供應商的大規模制造能力，從易拉罐生產(chǎn)線(xiàn)找到靈感，將原來(lái)“一個(gè)流”的設備理念轉變?yōu)榕刻幚淼睦砟?，?shí)現一臺設備上多片同時(shí)切、同時(shí)疊，在單機設備成本幾乎不變的情況下，效率提升一倍，實(shí)現了更簡(jiǎn)單機構的高效產(chǎn)出，大大提升了單機效率的天花板。

蜂巢能源通過(guò)對中端核心工序的創(chuàng )新，將核心的卡脖子工序解決，實(shí)現了整條生產(chǎn)線(xiàn)的效率翻番，極具性?xún)r(jià)比。

而基于高速疊片工藝制成的短刀疊片電池，在空間效率和安全性上更有優(yōu)勢，將有望成為電動(dòng)汽車(chē)規?；l(fā)展的主流需求產(chǎn)品。高速疊片工藝結合蜂巢能源主推的短刀電池這種圍繞電芯卷芯利用最大化的技術(shù)，更能突顯出疊片工藝帶來(lái)的電池性能提升，實(shí)現串并聯(lián)方案靈活變化，以高標準化、高成組效率、靈活性的特點(diǎn)最大化提升電池包能量密度。

蜂巢高速疊片機的技術(shù)突破

1. 短刀電池最適合的就是疊片工藝，疊片的瓶頸就是效率，因此集中優(yōu)勢資源突破效率問(wèn)題是大勢所趨，也是必須達成的目標。高速疊片機完成后，效率已經(jīng)與卷繞工藝持平，達到每片0.125秒的效率，短刀電池的技術(shù)優(yōu)勢和制造成本更加明顯。

2. 從易拉罐生產(chǎn)線(xiàn)得到靈感，把原來(lái)“一個(gè)流”的設備理念轉變?yōu)榕刻幚淼睦砟?，?shí)現一臺設備上多片同時(shí)切、同時(shí)疊，實(shí)現了更簡(jiǎn)單機構的高效產(chǎn)出，單機設備成本幾乎不變的情況下，效率提升一倍。同時(shí)在類(lèi)似的平臺上可以實(shí)現更高的效率，大大提升了單機效率天花板。

3. 引入跨行業(yè)技術(shù)，從造紙業(yè)、飲料業(yè)等設備吸收靈感，再結合現有量產(chǎn)的疊片技術(shù)與機構，充分融合，大部分小機構并不是完全創(chuàng )新的，但是組合在一起就形成了組合創(chuàng )新方案。

4. 圍繞整機方案，在制袋、裁斷、熱壓、疊片等核心工序的設備與產(chǎn)品申請了大量專(zhuān)利，形成高速疊片的專(zhuān)利攻防體系，建立護城河。

開(kāi)放融合式創(chuàng )新是蜂巢疊片再提速的思想源泉

1. 實(shí)現正向開(kāi)發(fā)與逆向開(kāi)發(fā)的結合，大部分開(kāi)發(fā)團隊來(lái)自行業(yè)外，通過(guò)充分的頭腦風(fēng)暴行成初步方案，然后再逆向從現有設備的問(wèn)題出發(fā)，最終形成方案。

2. 完全從產(chǎn)線(xiàn)經(jīng)濟性和產(chǎn)品成本出發(fā)，為設備開(kāi)發(fā)團隊設定一個(gè)成本合理但是技術(shù)幾乎不可行的目標，倒逼團隊不破不立，無(wú)法在現有設備和技術(shù)基礎上做簡(jiǎn)單延展和工位堆積，必須依靠創(chuàng )新方案才能實(shí)現目標。謀乎其上，得乎其中。

3. 開(kāi)發(fā)新的商務(wù)模式，自己設計全套圖紙和程序，同時(shí)引入行業(yè)外有強大非標設備實(shí)力的供應商代工，做到技術(shù)保密的同時(shí)大幅降低采購成本，也培養了粘性更強的合作伙伴。

有意思的是，蜂巢能源沒(méi)有僅通過(guò)鋰電設備生產(chǎn)商來(lái)完成這一開(kāi)發(fā)工作，而是還與很多業(yè)外企業(yè)通力合作。例如，3C行業(yè)的設備企業(yè)、飲料行業(yè)的設備企業(yè)等。

在筆者看來(lái)，蜂巢能源的這一策略非常好，一舉解決了效率、成本問(wèn)題，同時(shí)扶植起了自己的設備供應商。

要知道，這兩年鋰電池生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能擴張十分迅速，頭部和主流的設備生產(chǎn)商的訂單已經(jīng)供不應求。以先導智能為例，它在2021年年報中指出，2022年鋰電池擴張將繼續增加，鋰電設備行業(yè)訂單進(jìn)一步增加，產(chǎn)能將保持較為緊張的態(tài)勢。這就讓訂單飽滿(mǎn)的頭部企業(yè)，很難進(jìn)一步拿出余力幫助電池企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品和開(kāi)發(fā)新技術(shù)。鋰電池生產(chǎn)設備是專(zhuān)業(yè)自動(dòng)化設備制造設備，產(chǎn)品之間差異較大，需要根據客戶(hù)的特定需求進(jìn)行個(gè)性化設計、定制。因此設備商必須充分了解客戶(hù)的生產(chǎn)工藝和相關(guān)生產(chǎn)設備的技術(shù)參數及自動(dòng)化要求。從立項、項目管理、研發(fā)、設計、試驗、工藝開(kāi)發(fā)在內的多項工作，必須落實(shí)節點(diǎn)，才有可能完成電池企業(yè)的需求。

對于蜂巢能源來(lái)說(shuō)，產(chǎn)能擴張是有窗口期的，時(shí)間意味著(zhù)所有。此時(shí)與行業(yè)外的企業(yè)合作，不僅能帶來(lái)新的知識和靈感，而且主觀(guān)能動(dòng)性強、配合度高，效率自然也高。此外，作為借由蜂巢能源進(jìn)入到鋰電設備行業(yè)的企業(yè)，其對蜂巢能源的依賴(lài)度高，研發(fā)成本自然就低。

深入到上游設備領(lǐng)域的蜂巢能源，也圍繞核心機構、整機方案、疊片工藝等申請了大量專(zhuān)利，建立護城河。同時(shí)蜂巢能源成立子公司章魚(yú)博士智能技術(shù)(上海)有限公司，針對核心軟硬件和生產(chǎn)線(xiàn)底層的工業(yè)OS系統做了更加深入的研發(fā)，與集成商配合，逐步推進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)真正的標準化和智能化。

這些爭取來(lái)的時(shí)間、成本、規模和技術(shù)，都會(huì )迅速轉化為自身的競爭優(yōu)勢。這對蜂巢能源來(lái)說(shuō)是極其劃算的事情。

不破不立，管理層大膽創(chuàng )新

蜂巢能源自2016年成立起，就堅定了疊片鋁殼動(dòng)力電池發(fā)展方向，聘請了國內外資深疊片設備與工藝專(zhuān)家，迅速實(shí)現了高速疊片工藝電池量產(chǎn)。

根據蜂巢官網(wǎng)，疊片速度從2019年的0.6s/pcs提升到2020年的0.45s/pcs，現在進(jìn)一步實(shí)現了0.125s/pcs的超高速疊片工藝，疊片效率的提升是取代卷繞工藝的關(guān)鍵。該技術(shù)創(chuàng )新讓蜂巢能源一舉進(jìn)入疊片技術(shù)的全球領(lǐng)先水平。

蜂巢能源是電池生產(chǎn)企業(yè)，畢竟不是專(zhuān)業(yè)的鋰電設備商，向上游進(jìn)入到設備行業(yè)意味著(zhù)較大的投資、從零開(kāi)始的艱辛，甚至完全失敗的可能性。

作為電池領(lǐng)域的新勢力企業(yè)，或許最不缺的就是勇氣，從零開(kāi)始的蜂巢能源沒(méi)給自己手下留情。在設計方案之初，就定下了一個(gè)幾乎不可能完成的目標。

蜂巢能源設備開(kāi)發(fā)的負責人告訴筆者，這個(gè)目標就成本合理，但技術(shù)幾乎不可行。“目的就是倒逼團隊不破不立，無(wú)法在現有設備和技術(shù)基礎上做簡(jiǎn)單延展和工位堆積，必須依靠創(chuàng )新方案才能實(shí)現。”

為什么蜂巢能源能做到？回顧這段歷程，蜂巢能源董事長(cháng)兼CEO楊紅新總結了三個(gè)經(jīng)驗：第一，戰略要清晰；第二，投入節奏要把握??；第三，就是不能給自己留退路。

“動(dòng)力電池你不破釜沉舟是做不成的，因為是跨界，從汽車(chē)行業(yè)跨界到電池行業(yè)還是有很大的差別。”楊紅新說(shuō)，而且一旦戰略清晰，目標確定，就要大膽投入。

從結果看，這一切付出都是值得的。

“化卷為疊”成趨勢

在疊片工藝效率達到甚至超越卷繞工藝后，傳統電池巨頭也會(huì )關(guān)注到這“化卷成疊”的趨勢，但主動(dòng)投資意愿不強。這些規模龐大的企業(yè)，普遍在行業(yè)耕耘多年，保持著(zhù)固有的技術(shù)優(yōu)勢和龐大的固有資產(chǎn)，這將成為他們投身新產(chǎn)業(yè)革命的巨大包袱。正如大眾福特們不到萬(wàn)不得已不愿轉身新能源汽車(chē)一樣，他們在傳統技術(shù)領(lǐng)域有著(zhù)太多的成本、專(zhuān)利、地位不愿放棄。而蜂巢能源這樣的鋰電新勢力直接站在巨人肩上登高望遠，輕松上陣，以最新理念、最高標準直接殺入，甚至直接開(kāi)創(chuàng )一個(gè)時(shí)代。

此外，采用疊片工藝的鋰電新勢力均有較大規模擴產(chǎn)規劃，將帶動(dòng)疊片設備需求，蜂巢能源也可以采用授權專(zhuān)利方式獲利。

最后

在新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的當下，動(dòng)力電池行業(yè)面臨品質(zhì)安全、降本增效、產(chǎn)能交付等諸多挑戰。這次高速疊片與短刀形成最佳拍檔的方式，將加快蜂巢能源向前奔跑的速度。在“因創(chuàng )新而前進(jìn)”的企業(yè)精神指引下，不排除后續蜂巢能源還會(huì )對鋰電池生產(chǎn)組織方式做更大的創(chuàng )新。

10月25日，章魚(yú)博士基地在上海嘉定落成，蜂巢能源董事長(cháng)兼CEO楊紅新對外表示：作為一家以創(chuàng )新為基因的動(dòng)力電池企業(yè)，蜂巢能源將積極擁抱變革，向著(zhù)全球領(lǐng)先的能源互聯(lián)科技企業(yè)快速前進(jìn)。（本文作者系吉林大學(xué)青島汽車(chē)研究院副院長(cháng)、《電車(chē)商業(yè)研究》創(chuàng )始人顧國洪）

關(guān)鍵詞：