揭秘蜂巢能源三代电芯生产线 飞叠与欧洲高品质黄金组合

2023年10月,全球第四大、欧洲第二大车企Stellantis宣布其将向蜂巢能源增加采购总规模近5.48GWh的PACK电池包,用于加快推动其电动化战略的落地。2024年1-6月,蜂巢能源海外累计出货53000台车用电池包,总容量2.61GWh,占全部出货量的28.7%。近日,我们走进蜂巢能源盐城飞叠基地,探寻蜂巢能源持续走向海外的奥秘。

行业首创,第三代电芯产线

蜂巢能源盐城基地,位于盐城大丰区,总投资高达100亿元,总建筑面积58万㎡,面积达873亩,产能规划23GWh。该工厂目前已投产六条电芯和Pack产线,采用了行业最先进的第三代电芯产线,全部生产蜂巢能源旗下明星产品——第二代“短刀电池”,包括为国内主机厂吉利、长城等企业提供的PHEV车型电池,以及出口海外的Stellantis旗下纯电车型电池。

蜂巢能源为Stellantis提供的是容量为140Ah的第二代短刀电池,电芯能量密度可达188wh/kg,支持2.2C快充,20%至80% SOC快充仅需17分钟,且循环寿命≥3500次,相较于第一代短刀电池提升25%。

高标准生产,满足出口欧盟的严苛标准

进军欧洲市场,对动力电池企业而言,不止于技术的创新和成本的竞争力,更在于品质的严格考验。交付出一枚性能出色可靠的电芯,不足以满足市场需求,在成组环节,电芯之间生产一致性,对后续使用寿命及安全性,有着重大影响。蜂巢能源盐城基地第三代电芯产线,对于质量稳定性的把控,同样也有诸多“黑科技”加持。

蜂巢能源盐城基地具有高度集成、工序简化、全流程缺陷检测等诸多行业领先的亮点。该基地整体制造工艺环节减少了18%,原材料移动转移次数减少22%,质量失效点数量降低18%,全方位地提高了生产效率、品质稳定性与可靠性。

减少生产工艺环节是增加产品良率的关键。盐城基地将传统叠片工序前后的飞切、复合,以及热压等工序与叠片工序本身进行“四合一”,在同一设备内完成所有相关工序,设备占地减少45%,大幅提高了空间利用效率,并减少转运过程中发生的磕碰等质量风险,与热压工艺的集成,还可确保叠片对准后的位置稳固成型,很好地防范了电芯错位风险。

品质管理的严格流程,也是确保最终交付质量的关键。盐城基地多管齐下的在线监测手段,可实时全流程100%尺寸、缺陷、性能检测,集成了六大检测功能,包括极片缺陷检测、复合尺寸检测、复合外观检测、定位检测、对齐度检测、短路检测。此外,在盐城基地交付的每个极组上,都印有二维码,以实现后期交付客户的品质溯源。

叠片环节需要确保每一块电极片都保持稳定的尺寸,并被放置到精确的位置,相较卷绕工艺只需切分一次电极,叠片工艺对尺寸和位置精度的要求大大提高。

盐城基地的每台飞叠设备都有多达66台CCD相机,共进行250项检测,包含负极瑕疵 13项检测,负极热切9项检测,负极尺寸36项检测,隔膜瑕疵 7项检测,负极预定位50项,叠片台纠偏检测51项,正极瑕疵14项,正极尺寸20项,正极预定位平台50项检测。全方位的检测,确保极片尺寸稳定且无瑕疵,以及叠片过程的安装对齐度,进一步保障了电芯品质的一致性和可靠性。

飞叠工艺,电池性能与生产效率的极致兼容

在电芯的中段生产环节,目前行业里有两种主流的方案——卷绕和叠片。相较卷绕工艺,叠片工艺充分利用了隔膜和极片拐角处产生的空隙,体积利用率更高,同等尺寸外壳下,叠片工艺的体积能量密度大约比卷绕工艺多5%左右。

同时,叠片工艺对于电池的安全可靠性、耐久寿命以及快充兼容性方面,均有显著的优势。因此,叠片工艺被视作更具前景的电芯加工工艺。

叠片工艺虽然在理论层面优势显著,但在普及的过程中也会遇到挑战,其中最大的问题是生产的时间和空间效率。传统的卷绕工艺是线性、连续的过程,而叠片工艺则需要间歇性地将正极、负极往复堆叠至隔膜上,每次堆叠的间隙还要进行正负极切换以及隔膜弯折操作,生产同样尺寸的电芯,时间大幅延长。

这种实际操作中的复杂性,可能会带来产品成本的上升和产能的瓶颈。尤其是蜂巢能源所采用的超薄铜箔集流体材质,会增加单一电芯内叠片的层数,又给叠片效率提出了额外的挑战。

蜂巢能源行业第三代电芯产线的核心,便是其独创的高度集成化第三代叠片技术——“飞叠”工艺。

在蜂巢能源盐城基地的飞叠工位,首先进行的不是对隔膜的直接折叠,而是一道“预处理”工序——通过两层隔膜包覆负极片经过加热辊进行热复合及隔膜封边,再裁切成片。这种工序设计可以有效解决后续叠片过程中隔膜褶皱、极片掉粉等问题。

紧接着,飞叠工位通过机械抓手一次性将8块覆有隔膜的负电极片安装到工位,再堆叠8块对应的正极片,便可同时完成8块电芯的一次“叠片”过程。

据介绍,飞叠工艺的生产速度可达0.125 秒/片,有效解决了叠片生产效率的“堵点”,大大提高了生产环节的成本竞争力和交付效率。

行业唯一第三代电芯产线成功落地背后,折射出蜂巢能源得以保持领先的几大“法则”——借助技术和工艺层面创新,蜂巢能源全方位地将现有新能源电池技术做到“扬长避短”,使产品性能和成本实现了进一步突破;同时,蜂巢能源严把握生产工艺流程,以高品质产品,全面对标发达国家市场准入标准,做到对客户以及终端用户充分负责。这也是蜂巢能源得以“逆势而上”,屡获出海大单的核心所在。