蜂巢能源押注龙鳞甲电池

4月18日，上海车展开幕，共计10家动力电池厂商集体亮相。其中，蜂巢能源将最新技术创新成果——龙鳞甲电池的真包带到车展现场，并向观众展示了电池整包通过热失控测试的视频录像。

对于这款产品的增长潜力，蜂巢能源公司上下寄予厚望，董事长兼CEO杨红新表态称，“未来，蜂巢能源的技术和产线，都会围绕龙鳞甲电池做全方位打造。”

一、创新迭出

动力电池是电动车的关键零部件，现阶段平均占据整车制造成本的30%左右。从封装形式来看，动力电池可分为三种类型：方形、圆柱和软包。

多年以来，在电池厂和主机厂的共同选择下，方形电池已经占据国内大部分动力电池市场份额。行业咨询机构真锂研究发布的数据显示，2022年全年，方形电池占据中国新能源汽车动力电池装车量的92.9%，而软包电池和圆柱电池的市场份额仅分别为4.9%和2.2%。

不过，圆柱电池市场份额的崛起势头不容忽视。在三种主流的动力电池类型中，圆柱电池的产品成熟时间最早。第一代18650圆柱电池最早被规模应用在摄像机和笔记本等数码产品上，并于2008年首搭特斯拉Roadster(图片)车型进入动力电池领域。此后，圆柱电池又在1865的基础上发展出2170、2665等多种形态。特斯拉自成立以来，也一直对圆柱电池青睐有加。

伴随新能源渗透率的节节攀升，购车的主力人群已经从Innovator（尝鲜者）过渡到Early Majority（早期大众），这些消费者的购买力相对更低，也不再会为了追逐新科技而容忍产品的明显缺点，导致主机厂对于动力电池性能的要求不断提高，同时还希望电池供应商降低供货价格。

在以上两方面因素共同推动下，方形电池和圆柱电池开始了新一轮技术和产品升级。其中：

• 方形电池开始朝长薄化形态演变，在提升安全性的同时，以更高的体积能量密度促进磷酸铁锂的回潮。
• 圆柱电池演化出 4680 / 4695 / 46110 / 46120 等更大尺寸的形态，特斯拉首发的 4680 电池是其中的典型代表。

总体而言，在特斯拉的带动作用之下，46系大圆柱电池被认为在能量密度、快充性能、安全性、制造效率与成本等方面具备优势，引发宝马、蔚来、宁德时代、亿纬锂能等全球多家主机厂/电池厂的关注与跟进。

2022年12月，蜂巢能源在其举办的第三届“电池日”活动上发布龙鳞甲电池。它基于蜂巢第二代短刀电芯打造，并通过电池包层面的结构创新来增强安全性，意图在性能、成本等方面与46系大圆柱电池展开竞争。

二、提升性能

伴随产业成熟度的提升，不同类型动力电池之间的性能竞争已经不再局限于能量密度、快充性能等单一维度，而是扩展至全方位的竞争。而无论是46系大圆柱电池，还是龙鳞甲电池，均在防止热失控、提高电池包空间利用率和提高整车续航里程方面具备独特优势。

热量传导

在特斯拉4680电池的CTC方案中，电芯的防爆阀布置在电芯底部，远离正极端，使其天然具备抑制热扩散的前提条件。此外，由于采用统一的结构设计，圆柱电池的产品一致性高，发生热失控的风险相对较低。

龙鳞甲电池采用第二代短刀电芯。蜂巢能源曾经对其做过单电芯级别的测试。结果显示：第二代短刀电芯在发生热失控之后的喷发时间大幅缩短、最高温度大幅降低，这将非常有助于龙鳞甲电池减小热扩散概率。而系统层面的热量传导设计，则可提升电池整包安全。

在系统方面，龙鳞甲电池主要有三项优化举措：一是将短刀电芯的防爆阀从电芯盖板位置转移到电芯壳体底部，热失控时电芯内部气体传输路径缩短；二是采用“热电分离”设计，即热失控泄压区和电连接区彼此独立；三是采用上下双面水冷方案，让电芯大面积和冷却板接触，热交换能力较一般水平提升70%。

蜂巢能源高级副总裁张放南向《建约车评》补充表示，防爆阀的数量还由此前的1个增加为2个，从而实现排气路径较传统方案缩短75%、泄压时间更短。

当防爆阀被转移到电芯底部之后，电池包可以真正做到“热电分离”，原来用于排气的通道可以缩窄30-40毫米。这样一来，电池包的Y向空间可以压缩，电芯长度也可以增加。

不过，防爆阀位置转移也会带来颇多技术难点。杨红新列举道，一是如何在毫米级厚度的壳体上稳定地生产防爆阀；二是如何精确控制开阀压力（开得太早不行，开得太晚也不行）；三是开阀后对于卸压的防震和计算（要有足够的通道要把压力泄出去，泄不出去照样会出问题）。

此外，张放南告诉《建约车评》，防爆阀的设计难点还在于壳体：电池壳体需要做到不等壁厚。“因为防爆阀焊接对壳体厚度有一定要求，如果等壁厚的壳体太厚，电芯的重量和成本就会太高，所以需要把不焊接防爆阀的三面壳体尽可能做薄，把需要焊接防爆阀的一面做厚。不等壁厚壳体主要是挤压成型的，受良率影响，这个技术瓶颈之前一直没有突破，而现在已经得到解决。”

空间利用

相较于2170电池的单极耳结构，4680电池采用“全极耳+集流盘”设计，同时采用“壳体槽底处打孔放正极柱、壳体槽口用盖板激光封口焊”的新构型，提高空间利用率。单部电动车需要装载的18650或21700电池的数量多达数千颗，而如若装载4680电池，可以降至900余颗，从而降低BMS的管理复杂度。

在提高电池包的空间利用率方面，龙鳞甲电池同样着墨颇多。

其一，得益于底部泄压的设计，龙鳞甲电池取消中央排气通道，并将热失控排气空间与底部防护空间合并，电池包内空间利用率得到优化。基于B级车测算，龙鳞甲电池的整包成组率提升至76%。

其二，借助短刀电池的优势，蜂巢能源把原先底制的水冷板放到顶部，取消上盖。这样做不仅可以使得电池包的Z向空间压缩5-8毫米，还能够合计减少20%的结构件，让电池包减重10-20公斤。

续航里程

马斯克在特斯拉2020年“电池日”活动上表示，相较于21700电池，4680电池的电芯容量是其5倍，输出功率是其6倍，同等电量的续航里程可提升16%；考虑到4680电池可实现CTC（电池底盘一体化），整车续航里程有望进一步提高。

而据蜂巢能源介绍，龙鳞甲电池同样可扩展CTC/CTB，增加整车续航里程。采用磷酸铁锂电芯，续航里程可超800公里；采用高锰铁镍电芯，续航里程超过900公里；采用高镍三元电芯，续航里程可超1000公里。

由于不同车型的百公里能耗各异，续航里程达1000公里需要搭载的电池电量也各不相同。张放南对《建约车评》表示，通常来讲，如果是一辆轿跑或SUV车型要实现1000公里续航，需要搭载的龙鳞甲电池电量大致为120-150度。

三、增效降本

规模经济是汽车产业和电池产业的共同特性。据《建约车评》统计，2022年以来，“规模”一词在特斯拉业绩电话会上被累计提到的次数不低于20次。

增效

在2020年9月的“电池日”活动之后，特斯拉从产品设计、生产工艺等角度对4680电池做出改造和升级。一方面通过更多运用成熟工艺来降低爬产难度，另一方面在实际生产过程中不断积累经验，提高生产效率。

据《建约车评》测算，至2022年底，特斯拉已将4680电池的年产能提升至4.5GWh左右。虽然产能爬坡进展慢于外界预期，但环比增速较高。

蜂巢能源则正在通过优化叠片、装配、注液等工艺环节，来提高龙鳞甲电池的生产效率。

首先是叠片环节。按照工艺的不同，电芯制造主要可分为卷绕工艺和叠片工艺。其中：

• 卷绕工艺是通过固定卷针，将分条后的的正极极片、隔膜、负极极片按照顺序卷绕成圆柱形/椭圆柱形/方形，再放在方壳或圆柱的金属外壳中。
• 叠片工艺是将正负极片裁成需求尺寸的大小，随后将正极片、隔膜、负极片叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联成电池模组。

此前，由于叠片设备效率较低，方形叠片电池的高成本一直是业界一大难题。《建约车评》了解到，蜂巢能源已将叠片技术3.0——“飞叠”导入产线，从而实现更高的制造效率。

“飞叠”技术可以实现极片热复合、“多刀切”与“多片叠”，制造效率可达0.125秒/片，是叠片技术1.0阶段0.6秒/片的4.8倍。在减少设备占地面积的同时，“飞叠”技术在单片效率方面较传统叠片路线提升200%以上。

蜂巢能源表示，采用“飞叠”技术，每GWh产能的投资金额可节省53%，设备单位占地节省45%以上。4台“飞叠”设备在1个月内可生产30-40万支短刀电芯，并可根据客户需求柔性调整。

蜂巢能源“飞叠”产线

提升生产良率也是动力电池降低成本的有效手段。飞叠技术通过隔膜与极片的提前热复合，从而消除隔膜褶皱以及极片掉粉的隐患，通过叠片与热压集成的方式保证电池内部结构完全稳定。

蜂巢能源提供的数据显示，公司已经实现对每一张极片100%AI视觉检测，做到产品内部零缺陷，解决了行业隔膜褶皱、对齐度不良等缺陷控制与监测痛点问题，生产良品率可达95%以上。

张放南表示，现阶段，蜂巢能源的飞叠工艺已经基本成熟，除早期产能爬坡周期较卷绕稍长之外，产线稳定之后的良率和生产效率均已经与卷绕基本持平。

杨红新还透露，蜂巢能源的“飞叠”技术（叠片技术3.0）目前仍处于持续优化阶段，更高速度的叠片技术4.0也已经在研发，其制造效率会进一步提升。

其次是装配环节。短刀电芯虽然长度较传统的刀片电芯明显缩短，但依然比传统方形电池更长。电芯变长之后，对于前段电极、模切、叠片校对的要求都变得非常高，而瓶颈在于装配线。如果装配线的速度不能及时跟上，整条产线的投入产出比就会变差。

蜂巢能源短刀电池装配环节

现阶段，蜂巢能源的攻关重点是打造16PPM的装配线，且在同步开发32PPM的装配线，如果可以投用，预计可以将生产效率提高一倍。

最后是注液环节。电芯长度增加之后，注液速度也是影响制造效率的瓶颈之一。蜂巢能源正在开发新型的注液设备，也在开发吸液速度更快的新型材料，来减少注液的时间。

蜂巢能源短刀电池注液环节

降本

2023年以来，由头部主机厂掀起的价格战，进一步促发了全产业链的降本举措。动力电池作为电动车的核心零部件，自然也会被传导降本压力。

从2022年11月中旬到现在，国产电池级碳酸锂的散单售价已经从约60万元/吨下降至约16万元/吨，有效缓解了电池厂商的成本压力。然而，鉴于电池厂商之间竞争的激烈程度，除了主材和辅材等材料端采购成本的下降，通过电池整包层面的结构创新来降低成本，同样势在必行。

杨红新表示，由于龙鳞甲电池采用“底出防爆阀”设计，本来电池包底部需要预留的泄压间隙现在可以用作排气通道，从而可以实现功能集成、成本降低。

此外，由于采用“热电分离”设计，龙鳞甲电池对于绝缘防护的要求降低，这也可以降低成本。如果加上体积密度提升带来的成本减低，一个龙鳞甲电池整包较传统方案的绝对降本金额可达1000-2000元。

四、结语

作为一家成立仅5年的新锐电池企业，蜂巢能源一直采取差异化的产品策略参与市场竞争：

• 在制造工艺方面，用叠片与卷绕竞争；
• 在正极材料方面，用无钴和三元竞争；
• 在电芯结构方面，用短刀和传统尺寸竞争。

上述策略已经显露成效。在客户拓展方面，蜂巢能源相继与理想、吉利、长城、东风、岚图、合众、小鹏、光束、Stellantis、零跑、集度等国内外主机厂达成合作。

中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示，2022年全年，蜂巢能源动力电池出货量达6.10GWh，同比增长89.4%；国内市占率为2.07%，排名中国厂商第七位。

一位电池产业的研发工程师对《建约车评》表示，46系大圆柱电池由于要追求更高的能量密度，天然适合三元中镍/三元高镍正极材料体系；而龙鳞甲电池作主要从电池包结构层面提升系统能量密度，适合采用磷酸铁锂/磷酸锰铁锂的正极材料。

从动力电池产品的出货结构来看，蜂巢能源也逐渐从过往的以三元为主，转向现如今的以磷酸铁锂为主。2023年1-3月，蜂巢能源磷酸铁锂电池装车量为0.49GWh，占动力电池总装车量的比例达62.8%，较去年同期提高32.4个百分点。

自问世以来，龙鳞甲电池已获得多个客户定点。而在此次上海车展期间，杨红新进一步向外界透露，首款搭载龙鳞甲电池的车型将在2023年第四季度量产上市，预计在2024年上半年，还会有其他搭载龙鳞甲电池的车型量产上市。此外，蜂巢能源目前也在与包括国外主机厂在内的多家客户对接，“大家对这个技术非常感兴趣”。

龙鳞甲电池的发布和大规模量产，有望助力蜂巢能源拓展动力电池客户，从而实现产品出货量和市场份额的进一步提升，在激烈的市场竞争中占据领先优势。