動力電池即將進入TWH時代，誰能存活?

關鍵看誰能更快逼近動力電池制造的極限——誰能最快、最好、成本最低地生產電池，誰就可能勝出。

這是機器之戰，具體而言，是疊片機和卷繞機之戰。

目前看，疊片機呈現明顯上升勢頭——蜂巢能源研發的疊片機效率已經達到每片0.125秒，幾乎追平了卷繞。疊片工藝發展的發展障礙基本消失。

生產優勢也在轉化為市場優勢。

以疊片為主要工藝的蜂巢能源，已經站穩裝車量前十。今年1-10月份，蜂巢能源裝車5.05GWh，繼續穩居全球前十。市場表現方面，蜂巢能源已經獲得國內外多家主機廠的定點項目，包括東風、零跑、哪吒等主流車企和造車新勢力。

當然，這仍然只是開始。

面對未來的新能源汽車、儲能巨大電池需求，疊片技術將助推蜂巢在動力電池生產規模升級戰中保持充分的競爭力。

疊片迎來“彎道超車”契機

卷繞是電池制造最古老的工藝之一，在還是小型鋰離子電池當道的時代，占據絕對的霸主地位。

生活中常見的5號、7號電池都是典型的卷繞工藝電池。

如今隨著電動汽車發展，疊片工藝似乎有挑戰這一地位的趨勢。

先來看看什么是卷繞工藝和疊片工藝。

首先需要說明的是，不論卷繞還是疊片，都是電池整條生產線中的一段工藝，位于整條線的中段位置，價值在中斷工序中占比高達70%，屬于中端的核心工序。

卷繞采用正極極片、隔膜和負極片整體進行卷繞的方式進行裝配，具備自動化程度高,生產效率高,質量穩定等優點。

卷繞電芯示意圖

電動汽車需要的電芯尺寸更大，但電芯在做大后，卷繞工藝的短板開始明顯，例如極片上涂層材料不可避免受到較大的彎曲變形，折彎處容易發生掉粉、毛刺問題，嚴重時會造成電池內部短路，引起熱失控。而且卷繞過程中，極片和隔膜所受拉力容易不均勻產生褶皺和對齊度不良等等。

小的圓柱電芯往往是單極耳設計，內阻較大，不能滿足大功率充放電的需求。

疊片工藝能夠有效避免上述問題，例如極片不存在彎折，也就不存在拐角內應力不均的問題，在電池的循環往復使用中，每層膨脹力相近，疊片電池可保持界面平整。

疊片電芯的每個極片都有極耳,內阻相對較小,適合大電流充放電;同時疊片電芯的空間利用率高。但是疊片工藝相對繁瑣,同時存在多層極耳,容易出現虛焊。

此外，卷繞的電芯存在轉角,導致方形電池空間利用率低，疊片工藝的電芯空間利用率更高。因此，卷繞電芯通常用于小型常規的方形電池和小型圓柱形電池;疊片電芯通常適用于大型的方形電池,也可用于超薄電池和異形電池。

兩種不同工藝的優缺點

正是由于上述特點，在電動汽車快速發展時期，采用疊片工藝的電池企業越來越多。例如，除了率先應用的蜂巢能源(短刀)，還有長薄化方形路線的比亞迪(刀片)、中創新航(全極耳疊片電池和 One-stop Bettery)也采用疊片工藝，遠景動力的部分方形也選用了疊片工藝。

困守軟包一隅的疊片工藝，終于迎來了高速發展期。

為什么是蜂巢?

雖然越來越多的企業在用疊片工藝，但從該工藝占比看尚未成為主流。

這是由于疊片工藝在效率、設備成本和良率上，長期以來總體表現尚不如卷繞。

首先是效率低。汽車電子設計朱玉龍的數據，在方形卷繞機在極片長度 6000mm 時，動力電池卷繞的效率為 12PPM;但傳統Z字疊片效率僅有 4PPM，效率僅為卷繞的1/3。

二是成本高。卷繞工藝一般一條產線需要10臺卷繞機，需要投資繞3000萬元左右;疊片工藝，一條產線的需要投資疊片裝備為 6000萬元，甚至更多。

當然具體的卷繞機和疊片機數量，分別與電芯長度和電池片數有關。

三是良率相對低。由于卷繞工藝更成熟，自動化水平高，一般來說卷繞的良率要高于疊片。

也就是說，疊片電芯整體性能要好于卷繞，問題主要集中在生產端，其短板能否改善呢?

哪里有問題，哪里就是機遇。率先號召行業采用疊片工藝的蜂巢能源，將目光投向了疊片生產工藝的革新。

由于沒有歷史產線的包袱以及卷繞工藝的退路，蜂巢能源有動力將很大精力都投入到疊片工藝的提高上，甚至可以做到下場參與設備設計。

作為電池企業蜂巢能源優勢明顯，其非常了解疊片工藝的瓶頸在哪里，可以做到對癥下藥。

(1)疊片效率不高，蜂巢能源就針對效率低的工藝進行改進。在疊片技術方面，蜂巢采用極片熱復合與多片疊融合技術，將隔膜與極片提前粘接、裁切，完美解決了疊片過程隔膜張力釋放造成褶皺問題。在效率方面，蜂巢開發多刀切與多片疊技術，效率相比原先提升超過200%。

(2)成本高，蜂巢能源通過創新和改進，實現同等產能下，疊片機設備總價明顯降低同時設備單位占地面積同比減少超過40%，兼容性優于卷繞工藝。

(3)良品率低，就增加監控，降低精度差。蜂巢能源參與研發的設備，集成了極片放卷、裁切、疊片CCD在線監測、熱壓功能，縮短了極片卷料到疊片之間的片料轉運，降低極片裁切到疊片間的加工精度差，大幅提升了良品率。

疊片部分工藝

高度集成化的第三代疊片技術還通過疊片后及時熱壓工藝方式，保證熱壓后極組的極片間處于穩定粘合狀態，降低后工序造成錯位風險，大幅提升良品率與產品安全風險。同時，增加了疊片CCD在線監測，保證疊片過程中對齊度不良可實時監測、不良剔除，使得產品缺陷檢測能力大幅提升，進一步提升了產品安全性。

蜂巢能源在創新方面具備極強的動力，因為其要通過先進的生產工藝建立起屬于自己的核心競爭力。

自建體系的優勢：速度快、安全高、成本低

如何建立自己的核心競爭力?

起碼一些重要的知識產權要是自己的。如果與設備供應商合作設計，一是很難掌握核心的知識產權;二是設備商恐怕也沒有這個動力，畢竟在國內電池企業瘋狂擴張產能的檔口，鋰電設備商的訂單接到手軟，對于鋰電池企業個性化的需求或許很難做到立即響應。

大膽的蜂巢又做出了驚人之舉，引入業外公司聯合設計、生產設備。

都沒有鋰電設備生產經驗，他們合作的風險巨大，但同時收益也很高。

令人驚喜的是，蜂巢能源成功了，而且從結果看，效果非常好。

他山之石可以攻玉。蜂巢是從造紙業、飲料業等設備吸收靈感，結合現有量產的疊片技術與機構，形成了創新的解決方案。

根據蜂巢能源相關負責人的介紹，從易拉罐產線得到靈感，把原來“一個流”的設備理念轉變為批量處理的理念，實現一臺設備上多片同時切、同時疊，實現了更簡單機構的高效產出，單機設備成本幾乎不變的情況下，效率大幅提升。

他們大部分小機構并不是完全創新的，但是組合在一起就形成了全新的方案。

根據蜂巢能源的數據顯示，通過工藝和設備變革，不僅實現單線產能的提升，同時可降低相當可觀的制造費用。

引入外部企業的同時，蜂巢創新了商務模式：自己設計全套圖紙和程序，再引入行業外有強大非標設備實力的供應商做代工廠，做到技術保密的同時大幅降低采購成本，也培養了粘性更強的合作伙伴。

這種模式帶來了非常大的益處，即通過引入外部力量，建立了自己的供應體系。

根據上述負責人介紹，他們大部分開發團隊來自行業外，通過正向開發與逆向開發相結合的方式，經過充分的頭腦風暴行成初步方案，再逆向從現有設備的問題出發，最終形成方案。

對于業外的企業來說，蜂巢能源是他們進入鋰電設備領域的橋梁。作為第一個客戶，蜂巢能源既能幫他們積累經驗，又能幫他們打響名號，立足行業。合作順利的話，蜂巢或許會成為他們的穩定客戶，生存得到了保障。

對于蜂巢能源來說，這些業外企業會以其需求為核心，既能夠快速響應，又能獲得比成熟鋰電設備供應商更低的價格，沒有品牌就沒有溢價。

這樣一來，蜂巢能源能夠手握核心專利，既有話語權又有安全性。

這樣的合作絕對是一次雙贏。

備戰TWH時代

是什么讓蜂巢能源敢于放手一搏?

新能源汽車超預期的高速發展，寶貴的發展窗口時間不多了。

在訂單爆增的情況下，電池企業競相擴產，TWh時代正在加速到來。整車廠商而言，他們既需要電池供應商的規模化生產能力和快速交付能力，誰能夠快速、穩定地提供產能，誰將是TWH時代的贏家。

TWH時代不能靠低水平工廠的復制，而應該提升單廠、單產線的效率。

這考驗的是電池企業大規模交付的能力，對制造能力提出更高的要求，需要通過極簡制造、極限制造、智能制造三大抓手來做到降本增效。

極簡制造，減少電池的生產工序，降低成本、提高效率;極限制造，不斷提升產品的良率，力求做到產品的安全、可靠;智能制造，提高產品的一致性和可靠性，進一步降本、增效。

蜂巢能源的布局

回顧2019年蜂巢發布疊片白皮書，讓業內更多企業了解到疊片工藝帶來的優勢，將疊片工藝更快地在方形電池中流行起來。

蜂巢致力于提升疊片的效率，第一代疊片技術可以實現0.6秒/片的疊片速度;到第二代時速度就可提升到0.45秒/片;直到第三代親自下場設計設備，速度提升至0.125秒/片。

蜂巢能源僅通過中端核心工序的革新，就將整條產線的效率翻了一番，杠桿效應明顯。

搭上新能源汽車這趟快車的蜂巢，顯然希望抓住這個機遇攀上高峰，欲劍指全球行業領軍位置。

年輕的蜂巢能源富于創新精神，既善于發現行業短板，又敢于打破既有思維，在一系列創新突破下，已經在動力電池產業界占有一席之地。在工藝上的 精益求精，以及堅持不懈的創新，已經為蜂巢能源TWH時代的競爭打下了堅實的基礎，未來可期。

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