理想汽车自研电池:卷绕与叠片工艺之争再起?
每经记者:孙磊 每经编辑:裴健如近日,随着理想汽车转用自研电池,市场上出现传言称,这一调整与其和宁德时代对电池技术路线的认知分歧有关。双方尚未就这一说法作出回应,但围绕“卷绕”与“叠片”两种制造工艺的讨论,已成行业关注的热点。随着叠片应用扩大、卷绕持续迭代,两种工艺在性能、制造效率和成本方面的差异,...
理想汽车改用自研电池后,市场有传言把这次调整与它和宁德时代在电池技术路线上的分歧联系起来。
两家公司都还没回应这一说法。不过,“卷绕”和“叠片”两种制造工艺怎么选,已经成了行业里讨论得很多的话题。叠片用得多起来、卷绕也在继续升级,两者在性能、制造效率、成本上的差别被越来越多人拿来比较。
车企自己下场做电池研发之后,工艺选择还牵扯到产业分工:产品由谁定义、制造投入怎么分担、供应商能不能拿到相应回报,都成了这场讨论里被关注的问题。
叠片工艺改进,应用范围随之扩大
叠片和卷绕的不同,主要在电芯内部正负极片与隔膜怎么组合。卷绕是把连续的极片和隔膜卷起来,叠片则是把裁好的极片一片片按顺序叠上去。
叠片过去推广不开,卡点主要在制造环节。极片要逐片裁切、搬运、对齐,设备精度和稳定性要求高;裁切留下的毛刺、叠合时的错位,又让质量控制更难。卷绕能连续生产,叠片相比之下效率偏低、设备投入偏大、良率也难提上去。
设备和检测技术不断迭代,这些短板已经有所改善。
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真锂研究创始人、总裁墨柯对《每日经济新闻》记者说:“目前方形电池工艺总体在由卷绕向叠片转。”在他看来,用叠片电池的企业会越来越多。
长薄型、大尺寸方形电芯上已经能看到这个趋势。全球技术市场研究与咨询机构Omdia高级分析师刘运程告诉记者,这类电芯用叠片,不必像卷绕那样处理极片弯折,在超大容量电芯的结构设计上更占优势。
动力电池这边,蜂巢能源也在继续推叠片。蜂巢能源董事长杨红新今年4月公开介绍,其方壳、刀片电池都采用叠片工艺,相关技术已经量产三代。他的看法是,叠片配上长薄型电芯,有助于降低内阻、改善散热,也能适配快充需求。
全固态电池的发展,同样给叠片打开了新的应用空间。爱建证券今年4月发布的研报认为,全固态电池在装配环节还牵涉极片胶框印刷、等静压等工艺,对设备提出了新要求。
研报提到,固态电解质普遍柔韧性不够,卷绕时可能断裂,逐层堆叠则有利于保持结构完整。另外,部分全固态电池要靠加压改善电极与电解质的接触,叠片结构更方便配合层压工艺做到均匀加压。叠片设备因此成了全固态电池产业化中受关注的环节。
刘运程表示,叠片整体上更契合全固态电池的发展方向,但现有叠片产线基本没法直接用于全固态电池量产,设备还得相应升级。企业可以先积累工艺和制造经验,具体产品仍要过材料适配和生产验证这两关。
两种工艺并行,背后是制造与分工的考量
用叠片工艺的电池产品多起来,关于它和卷绕谁更好的讨论也在升温,两者会不会演变成动力电池的技术路线之争,成了行业关注的话题。
刘运程说:“叠片工艺的市场应用正在扩大,但动力电池行业还远未形成单一技术路线。”他的判断是,大容量不代表非得用叠片,卷绕工艺的容量上限也在不断被突破。
宁德时代的587Ah储能电芯走的就是卷绕路线。其储能电芯研发总工程师曾在公开演讲中表示,该方案减少了极片的物理切断位,从而降低自放电相关故障风险。远景动力今年也披露了790Ah卷绕储能电芯的量产进展,其储能产品总工程师徐中华把这一进展归因于材料、工艺、设备和系统层面的持续研发。
墨柯表示:“电池做大容量的路径很多,主要办法是提升材料技术水平。”卷绕和叠片都能沿着大容量方向走下去。
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容量之外,企业还得在能量密度和安全性之间做取舍。墨柯认为,卷绕在安全性上有一定优势,叠片则更利于提高能量密度。落到动力电池上,车企还要结合电芯材料、结构设计、制造质量以及整车热管理来判断实际表现。
工艺怎么选,最终要回到车型需求。两款电芯容量相同,在同样的电池包空间限制下,电芯排布、可用电量和散热表现也可能不一样。主打长续航的车型,更在意有限空间里能装多少电;面向高频运营的车型,则要把补能效率和循环寿命放在一起算。
还有观点认为,企业现有的生产基础也会影响工艺选择。成熟的卷绕产线已经攒下设备、人员和质量控制经验,转叠片要掏改造费用,还得重新验证生产效率和良率。刘运程表示,部分二线电池厂商想靠布局叠片产能做出差异化,争取更多主机厂订单。
不过,车企深入电芯研发、拿到新订单之后,电池企业在合作中的角色和收益也可能跟着变。以理想i6为例,理想主导电池研发,合作伙伴承担制造。车企能围绕整车需求提电芯设计要求,电池企业则要完成工艺适配和量产交付。
刘运程说,电芯的材料体系和核心设计一旦慢慢转由车企说了算,电池企业恐怕就会从提供技术方案的一方,变成以制造为主的代工方;即便拿到了订单,对应的技术主导权和利润空间也未必能落到手里。
对制造伙伴来说,定制化订单可能带来设备和工装投入。一旦车型销量不及预期,或者产品换代后电芯规格变了,相关产能就可能用不满。设备改造费用怎么分担、采购规模怎么约定,都会影响订单最后能带来多少回报。
刘运程提到,最近业内对叠片的关注,还牵涉主机厂和电池供应商之间由谁主导产品、产业链价值如何分配的变化。对想靠新工艺争取客户的电池企业来说,订单能不能覆盖投入、制造能力能不能换来议价空间,会决定这类合作能不能走下去。
每日经济新闻