導讀

11月1日在常州蜂巢能源總部，蜂巢能源發布了最新一代高速疊片技術，在疊片效率方面實現了顛覆性突破，達到0.125s/pcs，徹底解決了鋰電池疊片工藝最大的短板—效率問題，并與蜂巢能源未來主力短刀電池形成最佳拍檔，互為促進，相互成就。

蜂巢能源作為方形疊片電池的引領者，從成立伊始就在疊片工藝的降本增效方面做了不少工作，這次更是親自下場主導設備的研發。從效果來看，蜂巢能源做到了設備成本大幅下降，效率翻番，在技術、管理上都有創新。

(資料圖)

疊片，更適合下一代電池的發展方向

在鋰電池發展早期，卷繞工藝能夠滿足市場需求。隨著新能源汽車的發展，電池包設計正在向著長薄化的方向發展，高度方向則統一在了100mm左右，卷繞的工藝逐漸難以滿足長電池的需求。

將電芯做大之后，卷繞工藝的弊端開始顯現，例如極片上涂層材料不可避免受到較大的彎曲變形，從而導致折彎處形成掉料和死區；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。

“化卷成疊”將成為動力電池生產工藝的重要特征，動力電池邁向疊時代是大勢所趨。卷繞工藝在經歷多年發展后遇到了很大的瓶頸，疊片工藝則擁有很大的先天優勢，比如空間利用率提升帶來的能量密度提升、穩定性工藝性兼容性更好、極耳數量多一倍帶來更好的功率性能等，所以疊片工藝是非常有前途的。

數據顯示，疊片工藝的電池能量密度比卷繞工藝的電池高出5%，排氣壓力方面，疊片在13-20kPa，遠遠大于卷繞的2-3kPa，變形和膨脹力方面，疊片工藝也更加穩定，有望成為新一代主流的電池工藝技術。

這為疊片工藝應用打下了基礎。優勢多，但疊片工藝的缺點也不少。例如，一直備受詬病的效率低下，占地面積大、設備成本投入高，并且良品率相較卷繞低等問題。

設備成本和良品率都會隨著技術成熟而逐漸解決，但是效率低則成為普及和利用的最大難點。

疊片或卷繞是整線效率最大制約點也是最需要突破的點

一般來說，鋰電生產供應流程涵蓋前、中、后三個階段，疊片或卷繞是中段工序設備中價值占比最大的一塊。根據中銀證券的數據，鋰電生產線在前、中、后段工序設備在整個設備投資中占比為4:3:3，其中疊片或者卷繞設備在中端工序中的價值占比達到70%左右。疊片工藝也是整個生產工序中的瓶頸環節，效率就低在了這里。

目前來看，疊片工藝目前路線主要分為四種，主要是Z字型疊片、切疊一體、熱復合以及卷疊一體。

Z字型疊片是最常見的方式，優點在設備成本低、毛刺小，缺點就是隔膜容易變形、堆疊效率低(0.45-0.6s/pcs/工位)。

切疊一體則是在Z字型疊片的基礎上改進，通過切片機與疊片機的集成，減少上下料、轉運工序、減少磕碰，提高良率。這兩種對優缺點相同，都是有可能對隔膜造成損傷。

切疊一體機的單位成本已經稍低于傳統的切片機加Z字型疊片機，但是稼動率有所降低，在80%左右。

卷疊一體機的數據相對較少，是LG的專利，主要應用與3C電池的制造，動力電池已經鮮有應用。

目前較為先進的是熱復合疊片工藝，效率再次大幅提升，理論效率可以做到0.125s/pcs，但是實際達成率并不理想，同時成本也大幅提升，達到了600-800萬元。

蜂巢能源想要的更多，希望成本低、效率高，同時設備供應還要快，以保證其產能擴張速度。蜂巢最新研發出的設備集成了熱復合、多片疊等多種技術，可以做到效率高于0.125S/pcs，成本500-700萬元，設備稼動率高于95%，徹底解決隔膜褶皺隱患，并做到在線的極片、隔膜缺陷100%全檢。

蜂巢能源通過完全自主的研發，并充分結合供應商的大規模制造能力，從易拉罐生產線找到靈感，將原來“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，在單機設備成本幾乎不變的情況下，效率提升一倍，實現了更簡單機構的高效產出，大大提升了單機效率的天花板。

蜂巢能源通過對中端核心工序的創新，將核心的卡脖子工序解決，實現了整條生產線的效率翻番，極具性價比。

而基于高速疊片工藝制成的短刀疊片電池，在空間效率和安全性上更有優勢，將有望成為電動汽車規模化發展的主流需求產品。高速疊片工藝結合蜂巢能源主推的短刀電池這種圍繞電芯卷芯利用最大化的技術，更能突顯出疊片工藝帶來的電池性能提升，實現串并聯方案靈活變化，以高標準化、高成組效率、靈活性的特點最大化提升電池包能量密度。

蜂巢高速疊片機的技術突破

1. 短刀電池最適合的就是疊片工藝，疊片的瓶頸就是效率，因此集中優勢資源突破效率問題是大勢所趨，也是必須達成的目標。高速疊片機完成后，效率已經與卷繞工藝持平，達到每片0.125秒的效率，短刀電池的技術優勢和制造成本更加明顯。

2. 從易拉罐生產線得到靈感，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，效率提升一倍。同時在類似的平臺上可以實現更高的效率，大大提升了單機效率天花板。

3. 引入跨行業技術，從造紙業、飲料業等設備吸收靈感，再結合現有量產的疊片技術與機構，充分融合，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組合創新方案。

4. 圍繞整機方案，在制袋、裁斷、熱壓、疊片等核心工序的設備與產品申請了大量專利，形成高速疊片的專利攻防體系，建立護城河。

開放融合式創新是蜂巢疊片再提速的思想源泉

1. 實現正向開發與逆向開發的結合，大部分開發團隊來自行業外，通過充分的頭腦風暴行成初步方案，然后再逆向從現有設備的問題出發，最終形成方案。

2. 完全從產線經濟性和產品成本出發，為設備開發團隊設定一個成本合理但是技術幾乎不可行的目標，倒逼團隊不破不立，無法在現有設備和技術基礎上做簡單延展和工位堆積，必須依靠創新方案才能實現目標。謀乎其上，得乎其中。

3. 開發新的商務模式，自己設計全套圖紙和程序，同時引入行業外有強大非標設備實力的供應商代工，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。

有意思的是，蜂巢能源沒有僅通過鋰電設備生產商來完成這一開發工作，而是還與很多業外企業通力合作。例如，3C行業的設備企業、飲料行業的設備企業等。

在筆者看來，蜂巢能源的這一策略非常好，一舉解決了效率、成本問題，同時扶植起了自己的設備供應商。

要知道，這兩年鋰電池生產企業的產能擴張十分迅速，頭部和主流的設備生產商的訂單已經供不應求。以先導智能為例，它在2021年年報中指出，2022年鋰電池擴張將繼續增加，鋰電設備行業訂單進一步增加，產能將保持較為緊張的態勢。這就讓訂單飽滿的頭部企業，很難進一步拿出余力幫助電池企業優化產品和開發新技術。鋰電池生產設備是專業自動化設備制造設備，產品之間差異較大，需要根據客戶的特定需求進行個性化設計、定制。因此設備商必須充分了解客戶的生產工藝和相關生產設備的技術參數及自動化要求。從立項、項目管理、研發、設計、試驗、工藝開發在內的多項工作，必須落實節點，才有可能完成電池企業的需求。

對于蜂巢能源來說，產能擴張是有窗口期的，時間意味著所有。此時與行業外的企業合作，不僅能帶來新的知識和靈感，而且主觀能動性強、配合度高，效率自然也高。此外，作為借由蜂巢能源進入到鋰電設備行業的企業，其對蜂巢能源的依賴度高，研發成本自然就低。

深入到上游設備領域的蜂巢能源，也圍繞核心機構、整機方案、疊片工藝等申請了大量專利，建立護城河。同時蜂巢能源成立子公司章魚博士智能技術(上海)有限公司，針對核心軟硬件和生產線底層的工業OS系統做了更加深入的研發，與集成商配合，逐步推進生產線真正的標準化和智能化。

這些爭取來的時間、成本、規模和技術，都會迅速轉化為自身的競爭優勢。這對蜂巢能源來說是極其劃算的事情。

不破不立，管理層大膽創新

蜂巢能源自2016年成立起，就堅定了疊片鋁殼動力電池發展方向，聘請了國內外資深疊片設備與工藝專家，迅速實現了高速疊片工藝電池量產。

根據蜂巢官網，疊片速度從2019年的0.6s/pcs提升到2020年的0.45s/pcs，現在進一步實現了0.125s/pcs的超高速疊片工藝，疊片效率的提升是取代卷繞工藝的關鍵。該技術創新讓蜂巢能源一舉進入疊片技術的全球領先水平。

蜂巢能源是電池生產企業，畢竟不是專業的鋰電設備商，向上游進入到設備行業意味著較大的投資、從零開始的艱辛，甚至完全失敗的可能性。

作為電池領域的新勢力企業，或許最不缺的就是勇氣，從零開始的蜂巢能源沒給自己手下留情。在設計方案之初，就定下了一個幾乎不可能完成的目標。

蜂巢能源設備開發的負責人告訴筆者，這個目標就成本合理，但技術幾乎不可行。“目的就是倒逼團隊不破不立，無法在現有設備和技術基礎上做簡單延展和工位堆積，必須依靠創新方案才能實現。”

為什么蜂巢能源能做到？回顧這段歷程，蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新總結了三個經驗：第一，戰略要清晰；第二，投入節奏要把握住；第三，就是不能給自己留退路。

“動力電池你不破釜沉舟是做不成的，因為是跨界，從汽車行業跨界到電池行業還是有很大的差別。”楊紅新說，而且一旦戰略清晰，目標確定，就要大膽投入。

從結果看，這一切付出都是值得的。

“化卷為疊”成趨勢

在疊片工藝效率達到甚至超越卷繞工藝后，傳統電池巨頭也會關注到這“化卷成疊”的趨勢，但主動投資意愿不強。這些規模龐大的企業，普遍在行業耕耘多年，保持著固有的技術優勢和龐大的固有資產，這將成為他們投身新產業革命的巨大包袱。正如大眾福特們不到萬不得已不愿轉身新能源汽車一樣，他們在傳統技術領域有著太多的成本、專利、地位不愿放棄。而蜂巢能源這樣的鋰電新勢力直接站在巨人肩上登高望遠，輕松上陣，以最新理念、最高標準直接殺入，甚至直接開創一個時代。

此外，采用疊片工藝的鋰電新勢力均有較大規模擴產規劃，將帶動疊片設備需求，蜂巢能源也可以采用授權專利方式獲利。

最后

在新能源產業快速發展的當下，動力電池行業面臨品質安全、降本增效、產能交付等諸多挑戰。這次高速疊片與短刀形成最佳拍檔的方式，將加快蜂巢能源向前奔跑的速度。在“因創新而前進”的企業精神指引下，不排除后續蜂巢能源還會對鋰電池生產組織方式做更大的創新。

10月25日，章魚博士基地在上海嘉定落成，蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新對外表示：作為一家以創新為基因的動力電池企業，蜂巢能源將積極擁抱變革，向著全球領先的能源互聯科技企業快速前進。（本文作者系吉林大學青島汽車研究院副院長、《電車商業研究》創始人顧國洪）

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