蜂巢能源近日舉辦了一次小規模的金壇工廠參觀活動，主要介紹短刀電池的智能制造過程，我整理分享一下我看到的內容。

蜂巢能源的短刀電芯產品，首次出現是在2019年4月上海汽車展上，然后在2021年底蜂巢能源發布“領蜂600”全域短刀化后占據了產品序列的C位，這次在蜂巢能源二期短刀電池工廠，“短刀”電池量產線落地，年產能為2.5GWh。

▲圖1.短刀磷酸鐵鋰的生產落地

Part 1

短刀的生產過程

在二期工廠的8GWh產能里，鐵鋰和三元（含無鈷）大概占了一半。預計2022年，在各個電池企業里面鐵鋰估計占比都在50%以上。

現場可以看到，鋰電池的第一道生產工序勻漿也是按這個比例安排的，單個2300L大容量雙行星攪拌設備，每罐漿料對應600KWh（純電動車10輛左右）——這部分其實和電池的最終形態沒直接的關系。

▲圖2.現場看到的化學體系的比例

比較明顯的是第二道的涂布工藝，短刀電池的長度（近600mm）比普通電芯（148mm或者220mm）更長，涂布的寬幅、速度、精度決定了電池極片生產的效率和品質。在現場能看到1400mm超寬幅涂布機，一次出兩列，涂布速度也非常高（80m/min）。幅度寬了，為了保證涂布精度，需要在涂布設備上設置三套β射線在線面密度檢測系統和兩套CCD實時涂寬檢測系統，來實現數據實時檢測和控制，保證涂布的自動閉環管控（面密度控制在±1.5%以內，正反面錯位≤0.5mm）。

▲圖3.短刀相比之前的寬幅涂布有很大的變化

在輥壓工序中，整體工藝沒有很大的差異，由于幅度比較寬，通過正極熱輥壓，負極雙輥連續滾軋，在輥壓機上進行電磁加熱、紅外線在線烘烤、在線激光測厚、廢料邊去除等技術集成，效率還是有很大的提升。

在模切工序，蜂巢能源應用了激光模切，節省模具投入和設備維護的費用，模切效率也得到40%的提升（30m/min提升至40-50m/min）。

在這里的最大挑戰是激光過程產生的毛刺，需要檢測層面非常精細化的算法。下一步產線的提升，主要依靠卷對卷模切+切疊一體設備，在工藝層面進行集成。

對于刀片系列的電池而言，某種意義上是從軟包進化過來的（疊片工藝的電池生產），疊片速度一直是行業痛點，在這里看到的是雙工位疊片效率高達0.4s/片，已研發完成的下一代超高速刀片式電芯極組成型設備，疊片效率可以做到0.125s/片，配合電芯的設計可以在電芯封裝層面，對于卷繞極組成形效率形成實質性的挑戰。

▲圖4.高速疊片機

軟包的電芯厚度瓶頸，在刀片設計的理念下，其實突破了。所以這顆磷酸鐵鋰的電芯，在21mm的厚度下達到了184Ah，還有進一步增長的空間。

▲圖5.雙卷芯的設計9mm合成21mm的厚度電芯

從生產的過程來看，二期工廠相比于之前看到的一期，在細節上有很多的改進，主要是兼容性方面：二期兼容了VDA、短刀兩種不同的設備，在細節方面諸如傳輸設備方面作了改進，特別是導入了卷芯磁懸浮的物流體系，加上改進的AGV運輸物流，極大的提高了節拍和效率。在參觀過程中，工廠配置的人員又少了很多，而加入了更多的檢測手段，通過強大的軟件系統和數據分析來提高工藝直通率，變得更加智能化了。

走低成本，高體積利用率的路線，從VDA電芯一路演化到刀片，整體的卷芯到Pack效率還是非常靠前的。從目前來看，圍繞電芯層面的革新，比圍繞Pack結構的設計，能夠使得電芯在制造層面的成本的降低，在Pack層面也會提高成組效率，降低電池系統的重量（能量密度提高），而且Pack內部的零部件數量減少，特別是相關結構件的減少，有效實現電池系統的成本目標。最終，電池安全性能也會進一步提升——對于方殼而言，薄的電池相對更安全。如果不往寬度方向做文章，往厚度擴展，對于電池安全的影響是很大的（散熱面小，熱導不出來，內外部的溫差大）。

▲圖6.刀片電芯的成組率，真的是非常高效的

Part 2

技術發展方向

●圍繞全域短刀電芯的迭代

在技術交流環節，比較有意思的話題就是圍繞短刀電池的進化。

由于目前磷酸鐵鋰材料技術的進展，可以在工藝環節和材料環節做進一步迭代。對于電池企業來說，最喜歡的進化方向就是這樣：在電池生產線，電芯尺寸、電池系統和整車接口，什么都不需要變，直接能通過多迭代實現能量密度上5%、10%的升級。

蜂巢能源在短刀電池升級的路徑上，不管是磷酸鐵鋰混磷酸錳鐵鋰，還是磷酸錳鐵鋰混三元，都在同時進行開發。今年底到明年還會陸續推出第二代和第三代，能量密度也將進一步提升。

從研發邏輯上來看，原材料的來源非常廣泛，是更好的解決方案，為整個行業的進步和電動汽車的競爭力的增強，提供非常大的貢獻和價值。磷酸鐵鋰和鐵錳鋰的下一步，是開發快充能力，目前的高性價比產品是配置1.6C快充能力，下一步開發2C-2.2C的鐵鋰，然后往4C方向上開發磷酸鐵鋰。

●高鎳電芯開發

圍繞低成本磷酸鐵鋰技術路線的出現，會逼著三元進一步向上，也會逼著無鈷進一步向上，通過提高高鎳的克容量和提中鎳的電壓，2022年上半年量產4.4V高電壓產品和2022年年底（或者2023年初）無鈷4.4的產品也會推出。這個技術方向上面，首先可以配合快充的設計，實現高性能電池的路線。

▲圖7.圍繞短刀的設計，主要迭代的是性能

做電池有意思的地方，就是產品一直在進化：產線通過不斷的升級，改進效率和良品率。平臺化可以適應多數客戶的Pack設計，這是產品靈活性所帶來的。

隨著2021年新能源汽車市場的狂飆突進，2022年電池成本受到上游原材料上漲不斷提升，這需要電池廠家和車企一起來承擔，而2022年能看到新能源汽車的產品結構可能會有所調整。

目前每個電池公司面臨的成本壓力都是非常大的，但是這種壓力是階段性的壓力，隨著天氣變暖，上游供給包括鹽湖生產供給和礦山的鋰的供給會增加，在國內外的共同努力下會得到逐漸的緩解。

在從材料端來看，蜂巢能源從2021年年中開始做了大量的行動，包括上游的一些原材料的鎖定（鎖量、包銷、預付），有鋪墊以后，整體材料供應能滿足2022年全年的需求量。在成本的控制上要多重并舉：除了提早地鎖定一些原材料買進之外，還要做技術創新來降低成本——國產原材料的替代，新化學體系的使用，通過調整結構吸收一些成本的上漲。

預計在2022年，相比去年，蜂巢能源的磷酸鐵鋰比重會增加（超過50%），短刀電芯的比例也會增加。現在全球規模（300GWh）不是很大的情況下，供應鏈都已經出現了比較大的供應風險和挑戰，未來成幾倍，十倍的增長，到TWh時代電池材料的供應挑戰會更大。從長遠來看，蜂巢能源會自制一部分核心的原材料，并對上游原材料端進行一些投資，會對下一代電池技術的原材料進行一些投資。

從設備端來看，電池公司80%的投資是設備，需要以更高的生產效率和更智能化的，少人化的產線的設計，來規避未來人工成本上漲，來規避制造成本高的問題，同時做了柔性化的高效產線設計，短刀產線兼容300-500多毫米。電池制造過程中產生的海量數據如何利用起來，對提升產品質量，縮短制成周期都有非常大的好處。蜂巢能源專門做AI智能制造的落地，在電芯制造精益上做文章。

另外，蜂巢能源很有意思的是人才戰略，隨著品牌影響力的提升和規模擴大，本身公司開放，具有新勢力思維的企業文化，在人才招引說是比較成功的。對于員工的激勵，不只是圍繞薪水，包括合伙人制度的推進、員工持股等措施其實都能讓企業的發展更穩定。

小結：電池做到現在，對一個企業從技術、設備、上游材料和人才全方面提出了要求，隨著車企的入局，整個電池產業會呈現出我們之前看不到的多元化色彩。