短刀电池全域快充 蜂巢能源“出击”全面电动化

动力电池行业正在加速迈入快充时代,2024年也被行业预判为快充“元年”。

截至11月,国内新能源汽车销量达830.4万辆,预计全年产销量有望逼近1000万辆,到2025年有望达到50%。

这也将意味着,新能源汽车的发展将转向全面电动化的新阶段。随着纯电动车续航突破500公里、PHEV车型涌现、电池热失控管理技术不断成熟,续航和安全的基本挑战已经解决。新能源汽车的痛点逐步转变为“补能焦虑”。

行业一致认为,要想打开汽车全面电动化,普及新能源汽车的快充性能将成为关键。

供给侧看,快充技术已经成为新周期下动力电池企业竞争的焦点。消息面上包括宁德时代、蜂巢能源、中创新航、欣旺达、孚能科技、巨湾技研等主流电池企业纷纷推出快充电池解决方案。

行业预测,2026年底,支持高压快充车型的市场保有量将达到1300万辆以上,接下来高倍率快充电池将成为新能源汽车装载的标配。面向疾风般到来快充普及时代,动力电池先行者将能够在市场上占得先机。

近期,在蜂巢能源第四届电池日发布会上,蜂巢能源董事长兼CEO杨红新率先宣布,蜂巢能源将正式迈入“全域短刀,全面进化”的新阶段,成为全球首个基于短刀规格做出2.2-5C快充的电池公司,短刀快充电芯将覆盖市场上主流乘用车及商用车车型。

这也是蜂巢能源继龙鳞甲电池方案之后,以短刀电芯+飞叠技术为核心,全面支撑电池快充性能的创新与升级。

短刀电芯结构 天然契合快充路线

从目前行业发布的快充电池信息来看,宁德时代快充电池走方形技术路线,中创新航快充产品以方形、46圆柱为主,亿纬锂能快充产品同样主打46大圆柱,巨湾、孚能快充产品则走的软包路线。蜂巢能源是全球首家在短刀电芯上实现快充的电池企业。

为什么说短刀电芯天然适合快充路线?杨红新在第四届电池日现场给出了答案。

核心逻辑分析,800V趋势必然带来电芯容量降低的需求,预计800V电芯容量在100-150Ah之间。在此区间内,L300-400尺寸的极组体积利用率最高。同时,L300-400尺寸电芯厚度比VDA薄25%以上,膨胀力约束及界面贴合适中,循环寿命最好。此外,L300-400电芯效率高、壳体分摊小,成本最低。

对比VDA尺寸电芯,短刀电芯还兼具温度均匀性更好、PACK体积利用率更高、兼容性更佳、更适合CTC设计等多重优势。

温度均匀性更好。相较于VDA电芯从单面水冷到三面水冷再到大面水冷,设计不延续,由于非对称散热,电芯顶部中间温度高,最大温差达10℃。而短刀电芯只需要上下水冷,双面对称散热,冷却更均匀,且迭代延续性高。

PACK体积利用率更高。VDA电芯的PACK体积利用率普遍在45%-50%,L400短刀电芯的PACK体积利用率可达到58%-62%;L600则可以进一步提升至60%-65%。

兼容性更佳,更适合CTC设计。相比VDA电芯,短刀电芯可满足承载。由于上盖与电芯直接粘接,顶部无悬空支撑,无需排气和绝缘防护空间。同时,短刀龙鳞甲电芯,将热失控排气通道置于底部,实现热电分离。热失控火焰、烟气不会直接冲击上盖及地板,乘员舱更安全。

根据杨红新的判断,目前磷酸铁锂电池续航已满足主要出行场景,补能焦虑已经成为EV用户核心痛点,800V高压快充成为突破关键。

根据行业预测,2024年有望成为800V元年,预计2025年800V车型在BEV的占比将接近25%,到2028年占比将达到37%。同时,400V和800V会并存于市场,800V会率先在B级以上车型应用,然后逐步向下普及至A级车,渗透率向40%冲击。

这也成为蜂巢能源BEV快充产品部署逻辑。本次发布会上,蜂巢能源全球首发蜂速超快充磷酸铁锂短刀电池,覆盖L400-L600短刀尺寸,充电范围3C-4C,电压范围覆盖400V-900V,适用于A0-C级车型。

按照规划,蜂巢能源L600蜂速快充铁锂短刀,将在400V平台下,推出满足A0/A级亲民车型入门级里程。采用133Ah容量设计,3C快充效率,满足600+公里续航,预计2024年Q3量产。

L400蜂速快充铁锂短刀,准800V支持A级主流续航,纯800V支持B+级主流续航。采用105Ah容量设计,4C快充效率,满足600+公里续航,预计2024年Q4量产。

杨红新表示,蜂巢能源明年推出的所有产品,将全面普及2.2C,将同时量产3C、4C,预研5C产品。

高工锂电获悉,作为全球首家在短刀电芯上实现快充的电池企业,蜂巢能源2021年4月于上海车展就发布了“蜂速”快充技术;2022年12月,其L300-NCM-4C快充电芯(149Ah)开发完成,并搭载800V高压平台完成冬夏标验证;2023年10月,其L600-LFP-2.2C电芯(147Ah)量产供货,LFP-4C体系完成验证冻结。

杨红新透露,蜂巢能源全球首款快充型2.2C短刀磷酸铁锂电池已正式装车量产,目前累计装车数量达到5280台。

至此也可以很好印证,蜂巢能源短刀快充电芯已经得到市场越来越多的青睐与认可。随着2.2C短刀快充电芯产品的全面普及,以及3C、4C量产产品的加持,蜂巢能源有望在需求迫切的快充电池市场迅速开辟出一方阵地。

“短刀+飞叠+快充” 剑指快充LFP最优路径

当前,磷酸铁锂电池路线已经牢牢占据市场主流。1-11月装机数据显示,磷酸铁锂电池累计装机量229.8GWh,占总装车量67.6%,累计同比增长44.4%。

因此,率先量产磷酸铁锂快充电池成为抢占市场的突破口。一直以来,磷酸铁锂材料由于导电性较差,快充容易发热,进而影响电池循环寿命。如何在提升充电速度的同时又兼顾其它性能不打折扣,是行业长期探索的难题。

目前,行业内也仅宁德时代与蜂巢能源公开发布了3C-4C及以上磷酸铁锂快充电池。

第四届电池日上,蜂巢能源对于磷酸铁锂快充电池的技术突破,也露出了冰山一角。

在材料层级,蜂巢能源磷酸铁锂快充短刀电芯,正极材料通过超细纳米颗粒填充,提升压实密度,增加接触面积,降低内阻;采用先进的掺杂包覆技术,提高电导率,改善电池快充和功率性能。使得传输路径缩短40%,面电阻率下降10%。

负极材料通过创新材料表面修饰技术,将一次二次颗粒搭配使用,提升锂离子扩散速度,吸液添加剂。实现RCT下降15%,吸液速度提升30%。

电解液采用超快锂离子传输设计,全方位提升本体和界面的锂离子传输速率,运用高稳定性、自修复SEI技术,大幅提升电芯循环寿命。实现粘度下降20%,电导率提升27%,循环寿命提高26%。

在电芯层级,蜂巢能源通过体系设计、电极设计、结构设计三维一体的创新突破,打破了LFP材料快充性能天花板。

在体系设计上,蜂巢能源采用高孔隙层、低孔隙层、箔材三维导电网络设计,打造梯度电极;在电极设计上,快充短刀运用类全极耳设计,过流面积更大,电流密度更均匀;在结构设计上,快充短刀采用直焊工艺,实现一体化过流设计。从而实现快充短刀电芯阻抗降低10%-15%,功率提升18%。

“短刀+飞叠的独特设计,也将促成快充电池铁锂化的最佳解决方案之一。”杨红新表示,采用“飞叠+短刀”专属设计平台,能量密度、体积利用率、功率都将得到进一步的提升,同时实现成本下降。

根据杨红新介绍,目前蜂巢能源的飞叠技术规模化制造效应已经逐步显现。导入产能45GWh,良品率≥98%,产品缺陷检测率100%。已实现单GWh设备投资成本节约1000+万,单GWh设备节约运营费用800+万,且质量事故为0。

除了BEV电池之外,蜂巢能源还将“短刀+飞叠+快充”设计同步延用至PHEV电芯上,实现加速不加价;以及储能电芯上,满足终端高安全、高容量、长寿命、低成本需求。

从第一届电池日到如今的第四届,从叠片电池、无钴电池、短刀电池等创新技术产品的发布,到战略上全域短刀战略的发布、全面落地,再到领蜂2024战略上“短刀+飞叠+快充”组合的全面进化,能够显著感受到蜂巢能源对技术创新的热忱以及自身的高速进化,从创新落地到创新引领,从独行者到引领者,蜂巢能源致力于全面发力技术产品迭代。

正如杨红新在第四届电池日现场所说,蜂巢能源将持续不断的在创新这条路上继续坚守,走窄门,走差异化,走技术领先。虽然面临着很多的挑战,因为做没人做过的东西,付出的成本、代价,踩过的坑都会比别人多,但是蜂巢认为这是一条正确的路,必须且坚定不移的走下去,直到走到全球领先位置。