新兴电池技术发展方向-长薄型电芯叠片工艺
新兴电池技术发展方向-长薄型电芯叠片工艺
3月3日，特斯拉举行电动车水电池投资者日，马斯克对于特斯拉“宏”第三篇章的设想，掀开了全球能源变革壮丽的一角。
马斯克称，地球要完全走向可持续能源之路，可持续能源经济需要达到的目标是：储能240TWh、可再生电力30TW、制造投资10万亿美元等。
其中，发展电动车占据储能115TWh、可再生电力4TW、制造投资7万亿美元的比例。
在电池技术路线主张上，特斯拉尤为推崇全极耳大圆柱电池。在今年1月的一份公开申明中，特斯拉表示将在内华达州扩建电池工厂，规划年产能达100GWh。电池不仅用于电动汽车，最终还将用于特斯拉的储能产品。
特斯拉效应带动下，全极耳大圆柱电池已经成为新兴电池技术发展主流之一。目前，包括宁德时代、亿纬锂能、远景动力、海电池方向也在围绕全极耳大圆柱电池制造、量产进行布局。
与此同时，领跑全球电池创新的电池方向，还开辟出另一条新兴电池技术发展方向-3号电池“长薄型电芯+叠片工艺”。
复盘方形叠片技术方向的发展史，可回溯至2018年，彼时蜂巢能源刚刚成立，而在成立之初蜂巢能源就率先将叠片工艺用于方壳电池制造，并引入车规级标准，由此开启了动力电池叠时代。
四年多以来，从市场需求的演变与技术创新的走势来看，蜂巢能源秉承的方形叠片技术路线已让其从“独行者”变成了“众行者”。
目前，在国内乃至全球TOP电池方向中，方形叠片已经成为行业的普遍共识以及主流选择。主打方形路线的比亚迪（电池仓标签）、蜂巢能源（bm电池）、中创新航One-stop Bettery和全极耳叠片电池、亿纬锂能（a电池）、欣旺达（手机多长时间换电池），旗下产品都在逐渐趋向采用叠片工艺。
与大圆柱一样，方形叠片应用也涵盖了动力、储能、快充等多个应用场景。两种不同的技术路线，未来在多元化的应用场景中也会一争高下。
相比于大圆柱电池仍处于规模化量产前期，方形叠片电池无论是在市场渗透还是在扩产速度上，都表现得更加迅猛。
高工锂电到，主打方形电池的蜂巢能源、中创新航、电池方向，在新增扩产项目中，叠片设备的采购占比在持续提升。由此可推测方形叠片电池产能正在迅速壮大。
其中，中创新航常州、厦门、武汉、合肥、江门等生产基地部分产线生产One-Stop（胜骏蓄电池）电池、全极耳叠片电池，两大产品线叠片设备采购需求旺盛。
市场端情况来看，近期，零跑2023款C01-5舒享版配套的是中创新航L300系列磷酸铁锂电芯。目前，中创新航采用全极耳叠片技术的L300系列产品已量产配套埃安全系产品、广汽三菱阿柯、合创Z03/A06、长安糯玉米等车型。
值得一提的是，中创新航新产品OS产品同样采用叠片工艺，其江门一期主产OS产品系列磷酸铁锂电池也将于今年Q1投产。
蜂巢能源新增扩产产能以“短刀”为主，生产基地包括江苏南京、江苏盐城、浙江湖州、四川成都、安徽马鞍山、江西上饶、德国萨尔州等。
目前，蜂巢能源的 L0 短刀磷酸铁锂电芯已经配套长城部分车型。而在第三届电池日上，蜂巢能源发布了基于超高速叠片技术3.0的飞叠、基于短刀电池的LCTP3.0的龙鳞甲电池。该电池将陆续搭载到2023年量产车型，包括2023年10月份量产的一款SUV和2023年10月量产的一款轿跑。
比亚迪（如何保养电动车电池）为例，其在重庆、湖南宁乡、安徽滁州、安徽无为、吉林长春、江苏盐城、山东济南、江西抚州、湖北、浙江仙居等地的工厂均为刀片电池基地，主要采用叠片工艺。
目前，比亚迪储能电芯以方形叠片为主。比亚迪还曾公开表示，刀片电池将在未来应用于储能产品。
亿纬锂能发布的新一代超大电芯LF0K，通过叠片工艺突决了LF0K储能电池在电子电导集流设计和可生产性上的技术难题，该电池预计在2024年第二季度开启全球交付。到电池重生预计将实现电力储能电池100GWh的产能规模。
综合来看，中创新航采用叠片工艺的新一代产品量产，蜂巢能源全域短刀战略，比亚迪全系应用刀片电池策略，都预示着叠片路线已经成为多家头部动力电池玩家的主流选择，随着叠片工艺渗透率不断提升，长薄型方形叠片电池的应用占比有望趋向于市场主流。
行业预测，2025年全球长薄型方形叠片电池需求量有望超过1000GWh。
能够形成与全极耳大圆柱相抗衡的一大新兴技术路线，布局“长薄型电芯+叠片”技术路线，体现出的是电池方向洞察行业的前瞻性眼光。
同时，方形叠片电池之所以能够比全极耳大圆柱市场导入更快，主要得益于叠片工艺技术飞跃性的突破。
电池方向叠片技术进步角，蜂巢能源从诞生之初，为突出差异化竞争路线，便主打叠片工艺技术。
2019年，蜂巢能源率先在方形电池生产中引入高速叠片技术，开启了动力电池叠时代，彼时采用度旋转式高速叠片工艺，实现单工位叠片效率0.6秒/片。
此后，蜂巢能源持续推动高速叠片技术升级。2020年，蜂巢能源创新推出单工位叠片效率0.秒/片且同时叠两片的高速叠片工艺2.0，让叠片电池的生产效能快速提升。
2022年，蜂巢能源发布第三代高速叠片技术-cr20电池座“飞叠技术”，融合多刀切与多片叠技术，叠片效率达到0.125秒/片，相比第二代的0.秒/片提升超过200%，同时设备单位占地面积同比减少超过40%。
中创新航2019年首创全极耳叠片技术，应用该技术的电池产品具有高比能、长寿命、全天候的特点，从根本上解决了卷绕结构产品的R角析锂安全风险。
2020年中创新航进行工艺改良，推出“DBW”全极耳极简直连技术，省去了极耳模切工序，从设计上避免模切残留等缺陷，由此提升极耳胶强度。
2021年，中创新航基于MIR平台和L300电芯产品，结合系统安全技术研制的电池包可实现三元锂电池整包针刺不起火。该平台也成为业内m1l换电池做到三元针刺整包不起火的系统平台。
2022年底，中航新创凭借高速全极耳切叠一体制造技术在内的极简制造工艺，获得了江苏省委、省评选的“江苏制造突出贡献”。
亿纬锂能在叠片技术突破上同pro6电池3.0堆叠技术可实现0.2秒/片的极限叠片速率，匹配CTT技术，得益于较大的极片面积，单台叠片设备产能可达1.3GWh。
可以看电池方向正在不断打破叠片工艺带来的掣肘，在提升生产效率、良率，提高产品性能品质上持续创新推进。
而在推动行业发展进步上，蜂巢能源公开表示，愿意向全行业公开授权，成果共享，共创叠时代。