探秘蜂巢能源“短刀”电池工厂

蜂巢能源亮相之时，打出“叠时代”旗号，要以叠片工艺打天下。从此，VDA电池，叠；MEB电池，也叠。

2021年蜂巢能源电池日，蜂巢宣布将其电池全系“短刀”化。所谓“短刀”，是薄长条形方壳电池，最长将近600mm。

这么长的电芯，叠起来很难对齐。还叠吗？

还叠。

而且速度还要提升，要能和大多数方壳电池厂的卷绕工艺PK。

真能做出来吗？

2月25日，我有机会走进蜂巢能源常州工厂二期的“短刀”产线，见证“短刀”生产的过程；此后，又和蜂巢能源董事长杨红新等高管交流电池的研发和生产。

“‘短刀’的产线和全球其他所有电池产线比，都是非常先进的……我们对产线非常有信心，能造出高质量的电池。”杨红新说。

在搞定第一代“短刀”的研发、生产之后，蜂巢能源还要在“短刀”上持续做文章：高比能的、高倍率的、材料更丰富的……都有布局，以应对国内外对手的持续出招。

像蜂巢能源这样的动力电池企业，很多人以为就是生产制造，并没有什么技术含量。但是，在国家战略新兴产业下，蜂巢能源研发无钴电池等新产品、研发应用叠片工艺、机器视觉、人工智能等新技术，都是全球科技前沿的拼争，也面向蓬勃发展的电池市场需求。

无论是研发还是生产，这都是妥妥的硬科技，也是支持蜂巢能源快速增长的核心动力。

01

“短刀”良率近90％

蜂巢能源2018年2月成立。首个工厂落地常州，2019年底一期就建成；2021年三季度，二期又建成投产。速度很快。

二期8GWh产能中，其中有一条是蜂巢能源特别看重的“短刀”产线。蜂巢希望用“短刀”品类，来兼容乘用车、商用车、储能等市场的需求。

蜂巢能源“短刀”电池

“短刀”绝对是蜂巢能源战略级别的产品。

和比亚迪的刀片电池相比，蜂巢能源的“短刀”也是长薄型铝壳电芯，但是长度较短，不到600mm，而比亚迪刀片长度可达960mm。

蜂巢能源认为，“短刀”有刀片电池的几乎所有长处：体积能量密度高、可以作为结构件做CTP，降低成本，易于散热，安全性好。

此外，由于它的长度还不是太长，能够适配80％以上的乘用车，包括和大众系推行的MEB模组相兼容，还适合做储能。另外，生产工艺也更好实现，做到更高的良品率。

这一切都是理论推导，2018年才成立的蜂巢能源，真的能将长达600mm的电芯做好吗？

任务落在蜂巢能源常州工厂二期。

2021年三季度，蜂巢能源常州工厂二期投产，可以生产三种规格的电池：VDA、MEB和“短刀”。

无论是哪种电池，生产工艺流程大致类似，分为匀浆、涂布、辊压、切片、叠片（或卷绕）、装配、注液、化成等。

一般的电芯生产流程

就蜂巢能源的“短刀”品类而言，难点在于涂布、辊压、模切和叠片等工序。因为长度达到近600mm，涂布的面密度和对齐度就有很大难度；模切过程类似，要切得非常精准；而叠片工序，必须叠得很快，还要叠得很齐。

在涂布工段，我们参观了正极涂布工序。这一工序中的涂布机，能够分两列涂1．4米。蜂巢能源董事、工艺资深总监刘小安介绍，这是业界最宽的涂布机之一。

评价涂布工序的好坏，主要是三个指标，速度、面密度和涂布位置的准确度。蜂巢“短刀”的涂布工序能做到的水平是：涂布速度到80m／min的水平，涂布面密度控制在±1．5％以内，涂布正反面错位≤0．5mm。

刘小安说，这几个指标都是业界最好的水平。

“短刀”正极的涂布工序产出物

在涂布之后，需要对极片进行辊压，以确保正负极和基材紧密贴合，以及实现高能量密度。“短刀”片的极片很长，辊压难度也大，因为必须做到整个极片的高度、密度都高度一致。

这一工序段还有一个难点，在辊压过程中，料区的铝箔片和无料区的铝箔片，应力不一样，容易发生断带。

辊压工艺

这需要铝箔很好的延展性。铝箔在被加热的情况下，会有更好的延展性。业界一般的解决方案是热辊压，即辊压机是加热过的。蜂巢的辊压工序特别之处是，提前通过电磁加热，加大铝箔延展性，因为仅仅辊压时加热，效果有限。

在辊压环节，蜂巢能源“短刀”的CPK做到大于1．33（相当于该工序段产品的理论合格率＝99．993％）。

在模切环节，和蜂巢能源一期产线不同，二期蜂巢都采用了激光模切工序。激光模切精准度更高，产生毛刺小，也不用模具，速度也更快。这一模切线相比一期，从每分钟切30米，提升至40－50米。

切片之后，就到了蜂巢最核心、也最有竞争力的叠片工序了。在国内，方形铝壳技术路线的企业，一般都采取卷绕工序，因为速度快，设备也较为简单。叠片工序原来一般用于软包电池。

但是，叠片电池的安全性更好，能量密度也更高。因此蜂巢刚刚亮相，就确定以叠片为技术路线，并成为高速叠片工艺的引领者。

在一期，蜂巢能源已经实现了业界最快的0．6秒／片的叠片速度。在二期，蜂巢Z字形叠片机，已经实现了0．4秒／片。另外，在二期产线一个被围挡起来工序上，蜂巢再进一步，实现了0．125秒／片的叠片速度。

刘小安说，0．125秒／片的叠片速度已经可以叫板卷绕工艺。一般卷绕的速度是0．2秒／片。

叠得快的同时，还得叠得准。刘小安介绍，现在“短刀”叠片工序的对齐度精度是±0．3mm，达到了业内最好的水平。

叠片工艺

在叠片工序之后，叠好的极组要送去装配。在这两个工序衔接的物流段，蜂巢能源采用了业界首创的磁悬浮物流线。和传统的皮带物流线相比，磁悬浮物流线速度快达到3米／秒的速度，是业界一般水平——0．3米／秒的十倍，而且异物抑制率提升了80％。

磁悬浮物流线

一方面是磁悬浮物流线没有传送摩擦，不会带来粉尘污染；另一方面，是蜂巢还采用了AI技术，来设置磁悬浮托盘的加速、减速，防止撞击。

叠片之后的极组，再经过热压、装配、注液、活化、老化、检测等环节就宣告完成。

“短刀”也就此诞生。

目前，方形电池越做越大已经成为潮流，因为能够提升能量密度，并且和底盘结合，部分作为结构件使用。很多企业也采用长薄形电芯，但是要么做不了那么长，要么良品率上不去。

蜂巢能源常州工厂二期的“短刀”产线，不仅能够将长达600mm的“短刀”生产出来，而且良品率也不错。

杨红新介绍，现在“短刀”产线还处在爬坡阶段，但良品率已经到85－90％的水平。“我们的目标是能够做到和传统的产品一样的水平——95％以上。”