龙鳞甲电池：蜂巢能源提供的成本、安全和性能新解法
王 凌方
3月，燃油车疯狂降价；4月，新能源汽车企开启了真金白银的降价和补贴。
4月8日，东风纳米调整旗下车型官方指导价，最大降幅为6000元；4月9日，吉利睿蓝9发布价格调整公告，至高下调2万元；4月10日，长安深蓝官方指导价为16.89万元起的SL03，补贴后起售价降到了14.99万元，降幅近2万元……
2023年，在新能源汽车全面挤压燃油车市场下，燃油车开启了降价大战。低利润、高增长的新能源汽车为了守住得来不易的增长势头，只能被迫参战。
获取不了利润，就只能挤压成本。动力电池是汽车成本占比最高的部件，车企自然会提出降本要求，然而其他要求一点也不能低：要足够安全，还要性能高。
在这个过程中，哪个电池企业能够拿出更好的方案，哪个企业就会得到车企的青睐。作为有车企背景的电池企业，蜂巢能源对于主机厂的需求非常熟悉，最新推出的飞叠技术和龙鳞甲电池，在成本、安全性以及性能上，就给出了新的解法。
01
龙鳞甲+“飞叠”降本10%左右
蜂巢能源在降低成本这条道路上进行了系统思考，产品和工艺同步提升。
（1）产品上增加体积利用率、减少结构件
蜂巢能源从三个方向提升产品的体积利用率。
第一，通过底部热失控泄压区域与水冷板集成设计，不仅可以做到顶部全平，而且在不增加电池包总高度的情况下增加电芯高度8-10mm，增加电池包的能量和体积利用率。
其次，由于底部泄压，电池包底部防护空间跟热空间是共用的，节省了一部分空间，同时通过中央排气通道设计，进一步为电芯腾出了空间。
第三，底部采用高弹性钢加弹性支架，提供有力的承载和防护缓冲，避免碰撞带来的电池包故障，同时实现底部与防护空间的紧密结合，进一步提高体积利用率。
通过提升集成度，龙鳞甲电池与蜂巢第一代矩阵电池包相比，结构件减少20%，整包重量降低10-20kg。基于B级车的测算，采用磷酸铁锂电池，成组效率最高可以达到76%。
兼容性高，可有效节省开发成本。通过调整短刀电芯的厚度和长度，龙鳞甲电池可以兼容A00到D级车。龙鳞甲电池可以覆盖全部300mm-600mm各尺寸电芯，并与各个企业推出的CTC，CTB，CTV结构都可以结合。
该系统通过优化结构，提升电芯空间占比，可将磷酸铁锂乘用车续驶里程推高至800公里，高锰铁镍电池可以做到900公里，三元电池则可以做到1000公里。
（2）工艺上提升效率和良品率
蜂巢能源的叠片工艺已经进化至第三代。相较于蜂巢能源上一代叠片机，“飞叠”工艺有三方面提升。
一是生产效率提高，蜂巢飞叠技术开发“多刀切”与“多片叠”技术，替代原有的单片切、单片叠工艺，叠片效率在第二代技术基础上提升了一倍，达到0.125s/片的效率，效率直追卷绕工艺。
蜂巢高速叠片机
二是，良品率提升，第三代“飞叠”技术集成了极片放卷、裁切、叠片CCD在线监测、热压功能，缩短了极片卷料到叠片之间的片料转运，降低极片裁切到叠片间的加工精度差，大幅度提升电池的良品率与产品安全性，从而降低了生产成本。
三是，设备投入降低，第三代“飞叠”设备，单位占地节省45%以上，每GWh投资成本节省53%以上，大幅降低产线设备成本。
当然，蜂巢能源并没有止步于此，蜂巢能源还在开发第四代技术，今年下半年有望开发出样机，今年年底完成样机的原型验证。根据蜂巢方面透露，下一代技术在第三代的基础上让制造效率再提高一倍，占地面积将再次减少。
龙鳞甲+“飞叠”组合在一起，提质、增效、降本效果显著。根据蜂巢能源方面的测算，可以给客户带来10%左右的成本降低，10%左右的能量密度的提升，以及可以做到电池包永不起火，生产线的占地面积减少45%，单片的生产效率提高了200%。
02
安全程度再提升
解决成本问题后，还得提升安全性。
电芯短路后的热蔓延是电池最大的安全隐患，通常业内的解决方法就是隔离和导热。例如通过三维热防护材料、隔热阻热、耐火烧、冷却等方式隔离和疏导。
不过业内普遍忽略了喷发物带来的隐患。电芯的喷发物一般都是含可燃气体和导电的，一旦释放到电池包里面，会产生绝缘短路，例如电弧（击穿金属板、烧熔金属板等）、短路、绝缘失效等，从而产生连锁的热失控，其他的电芯也会短路起火，整包就会剧烈燃烧。
龙鳞甲电池的思路是，通过优化防爆阀泄压、热防护、冷却抑制等技术的设计来解决这个问题。
首先，蜂巢能源优化了电芯防爆阀的位置，解决了热电分离的问题。
业内通常的方式，是将电芯防爆阀在顶部，这就要预留泄压通道，将电池热失控喷发物引导到侧面或者底部排出。这一过程中这些高温喷发物极易蔓延，引燃相邻电芯或者电气单元。
龙鳞甲电池系统，则是将短刀电芯防爆阀创新设计在底部，电气连接区位于电池包侧部。一旦某个电芯发生热失控时，可快速实现定向泄压，喷发物可按指定方向、通过最优的通道迅速排出，不会蔓延至周边电芯。
其次，蜂巢能源加大了电芯防爆阀的面积和数量，就会使得泄压速度更快，高温喷发物快速流动，热积累减少，从传导的角度减少了连锁反应。与此相对的是，传统电芯顶端泄压阀的设计，会导致泄压速度较慢，从而导致热量聚集的时间长和集中，容易诱发热蔓延。
热电分离完全隔离以后，就彻底杜绝了这个问题，还可以降低成本。
此外，龙鳞甲电池的热管理效力非常好，因为它上下两面是纯平的，极柱在两侧，这种设计更容易进行热管理，可以做到成本低、效率高，冷却效果更好。
03
持续推进结构化降本
要实现“油电”同价，瓶颈还是在电池，因此蜂巢能源还在不断挖掘降本空间。
例如，蜂巢能源认为在电池生产阶段还有进步空间。
一是，叠片生产效率还能提升，包括质量、包括缺陷检测。2019年，蜂巢能源第一代高速叠片可以做到0.6s/片；2020年，第二代叠片工艺进化到0.45s/片，第三代更是做到了0.125s/片的效率。时至今日，“飞叠”技术还在持续的优化阶段，更高速度的第四代也在开发中，效率会进一步提升。
二是装配线效率再提升。电芯形状长薄化发展后，对电芯前段电极、模切、包括叠片校对要求都非常高。由于业内在长薄电芯生产工艺经验不足，装备线的效率不能满足需求。目前业内普遍的是16PPM的装备线，蜂巢能源目前正在开发32PPM更高效率的装备线，预计产量能够提高一倍。
三是注液环节可优化。长电芯注液速度也是一个瓶颈。蜂巢能源正在开发新型的注液设备、注液工艺，以及吸液速度更快的材料，来减少注液时间。
除了工艺以外，在产品端，蜂巢能源还在寻找更具性价比的材料，比如磷酸锰铁锂，能量密度比磷酸铁锂更高；再比如高锰铁镍电池，不含钴，成本可控。
磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、三元等体系，都可用于龙鳞甲系统中，来进一步解决成本问题。
至此，蜂巢能源的龙鳞甲电池，不但能做到300—1000公里续航里程的全覆盖，可以满足车企400V平台2C充电倍率，又能满足800V平台4C双面冷却超能快充的能力。可以说，龙鳞甲电池是满足车企安全性、成本以及性能需求的最佳选择之一。
通过龙鳞甲电池可以看出，蜂巢能源不是采用头疼医头，脚疼医脚的策略，而是给出了更加多元化的解题思路，他们擅于用第一性原则从根源解决问题，不仅从产品设计出发，更从工艺，甚至管理角度解决瓶颈问题，为车企客户不断提供更加优质的产品。
