当前位置: 新能源网 » 新能源企业 » 新能源汽车企业 » 正文

蜂巢研发四元电池,颠覆式创新理论

日期:2020-12-09    来源:电动汽车观察家

国际新能源网

2020
12/09
11:45
文章二维码

手机扫码看新闻

关键词: 蜂巢能源 无钴电池 长城汽车

9月第十,10月第九。 这是蜂巢能源近两个月动力电池装机量排名。 按照蜂巢能源总裁杨红新的计划,明年工厂有效产能将突破6Gwh,装机量冲击第三。 从默默无闻,到横空出世,到产量迅速攀升,乃至蓄势冲击行业前列,这个成立仅2年的动力电池企业,为什么能有这样的爆发力? 背靠长城汽车是很多人能想到的理由。但是长城给蜂巢的,只是订单吗?为什么长城孵化了蜂巢,上汽、吉利没有? 放弃卷绕,敢用叠片;直冲高镍,首发无钴……初生的蜂巢能源,在技术和产品路线上,聚焦别的动力电池企业不敢做、还没有做的品类——你能看到长城汽车遵循“定位战略”的成功经验,又能看到创业公司试图以弱胜强的颠覆式创新策略。 

这些,是记者11月23日,在蜂巢能源保定研发中心,深度访谈杨红新和两位蜂巢骨干的体会。 蜂巢能源一开始的系列品牌传播引人注目乃至猜疑,现在细看,它不纯是炒作,而是背后有一套后来者追赶领先者的策略。 1两次从0到1的80后 蜜蜂的巢穴是六边形,结构稳固。石墨烯的原子结构就是六边形。 蜂巢能源的蜂巢二字,就是取这个安全、稳定的意思——因为这正是动力电池必需的特点。 这个名字,来源于80后总裁杨红新和同事的讨论。

2003年,杨红新在河北大学毕业。这个河北涿州人没有多想,就加盟了保定的长城汽车。他进入长城汽车研究院,做产品的认证测试工作。 正赶上长城汽车大量启用年轻人的时光,杨红新只用了三年,就开始从事技术项目管理工作。随着长城汽车研究院的建制变化,他历任长城汽车技术中心副主任、长城汽车动力电池事业部总经理等职。 从认证测试项目管理,做到汽车材料研究,到全面负责新能源三电系统开发,EV、PHEV整车开发,再到蜂巢能源独挑大梁——杨红新是典型的从内部培养起来管理者。 与他长期共事的同事评价他:思路清晰、敢想敢干,成果转化能力强。 接受魏建军委派,担纲蜂巢能源总裁,杨红新自己认为,与他有两次“从0到1”的经历有关。

 第一件事就是为长城打开通往欧盟的大门——负责走通欧盟的车辆认证测试和法规。杨红新回忆说,欧盟的认证和法规要求非常广泛,涉及回收、有毒有害物质要求、N-CAP法规要求、行人保护、油耗要求,此外还要满足当地保险法规要求等。 在国内很多认证法规尚属起步阶段,缺乏相关的测试方法和实验室。 

第二件是建立材料研究院。杨红新在研究国外认证和法规时发现,长城对材料缺乏研究,比如耐腐蚀性得能满足欧洲大陆性潮湿气候的要求,没有镀锌板、高强度钢等等。 此时的他管理两个部门,一个国际市场推进部,就是前述的管理车辆认证和法规的部门;另一个是后来成立的材料研究院。 

在通过一系列努力后,2008年,长城已经有4款车通过欧盟认证,也是全国第一个做进欧盟的车企。 此时,小有成绩的杨红新被调往新能源汽车工程研究院,并托管电池项目组。对于为何是他管理新能源项目,杨红新的理解是,那时候长城汽车公司内部了解新能源汽车的人并不多,基本是从零开始。他之前负责过几项从无到有的项目,或许他比较合适。

当然,杨红新也没有辜负魏建军的重托,从品牌宣传上来看,蜂巢能源已经取得阶段性成果;市场层面,也开始开花结果。 2“撂三天”后的大事 “魏总经常说,大事撂三天。”蜂巢能源的战略发展部总监赵津爽说。 赵津爽和杨红新同年加入长城汽车,他在长城汽车战略部工作多年,为魏建军等集团高层提供战略支持,也见证了长城汽车诸多战略决策过程。 

长城的新能源汽车项目就是“撂三天”之后,才开始发力的。 人们第一次看到长城汽车新能源车型,是在2017年5月。 当时长城首款新能源汽车C30EV上市。但是长城汽车没有为这款车的上市举行发布活动,而是以上市公司公告的形式披露了这个消息,并且提醒投资者“C30EV 为新上市产品,产品销售存在不确定性”。

可见长城对这款车的销量并没抱有多大希望。 与此相对的是,北汽新能源已经在2014年开始交付新能源汽车;2014-2015年,造车新势力企业如雨后春笋般出现;2016年的新能源汽车销量榜单上,比亚迪、吉利、北汽、奇瑞、众泰、上汽都已经是排行榜上的销量过万的头部企业。 这样的对比下,让人不禁觉得,长城似乎不重视新能源汽车的研发。 

事实恰恰相反,长城对新能源汽车预研时间非常早。根据杨红新的介绍,在二零零几年的时候,长城就开始预研新能源汽车,电芯项目的预研工作早在2012年就已经开启。 早早开启研究的长城并不急于出成果,而是花费了大量金钱和时间来摸索技术路线。 “我们要做真正代表未来的电动汽车,不想为了应付国家政策做一些油改电的车。”在杨红新看来,2014-2015年的时候,新能源汽车前景还不清晰,需要冷静地看清发展趋势。 真正下定决心开发新能源汽车,还是长城汽车董事长魏建军亲自拍板决定的。 赵津爽对记者说,当时长城战略部还不如魏总看得透,“我们觉得(新能源汽车)这东西又不挣钱,为什么要做?而且做出来的车又那么贵,充电怎么办?电池那么贵怎么办?” 不过,既然魏建军决定发力新能源,长城汽车在该领域的投入就迅速加大。

 杨红新表示,长城汽车实际学习了华为的“压强原则”。所谓“压强原则”,用任正非的话说,重达几十吨的坦克,可以在沙漠中行驶,因为宽大的履带分散压力;小小的钉子可以穿透硬物,因为它将冲击力集中在一点。华为将有限的资源集中于一点,在配置强度上大大超过竞争对手,以求重点突破,然后迅速扩大战果,最终达到系统领先。 长城汽车一旦看准的战略方向,就采用压强策略,即集中资源、重点攻克,以强大的研发投资、人才投资、最现代化的工厂投资,短时间内出成果。 长城汽车迅速组织力量研发出纯电动汽车的正向平台。目前欧拉品牌的主要车型,都是基于长城ME纯电平台打造。 蜂巢能源也是在这种情况下诞生、发展起来的。 

杨红新表示,长城之所以会重金打造动力电池,是基于以下几个判断,第一,未来动力电池需求总量会很大;第二,动力电池对整车成本影响太大;第三,动力电池技术是电动汽车的核心技术。因此,长城必须要掌控这一技术。 2016年12月长城成立电池事业部,2018年2月独立为蜂巢能源科技有限公司。顺理成章地,杨红新挑起了蜂巢能源的大梁。

3排除法,选定方形、三元、叠片 蜂巢能源现在展现出来的技术路线选择,明确且坚定。但他们也经历过艰难的路线选择。 杨红新甚至用“痛苦”来形容技术路线决策过程。“因为大家没做过,而且当时技术路线也并不清晰。” 当时,还是长城动力电池技术路线面临三项选择。 一是,圆柱、方形和软包怎么选择?特斯拉采用圆柱电池,另外当时用软包电芯的市场占比要高于方形。 统计数据显示,2015年国内方形、圆柱、软包锂电池产量分别为17GWh、10.1GWh、19.8GWh,软包电池占比最高。 二是,做什么化学体系,三元还是磷酸铁锂?好在当时政策比较明朗,国家鼓励能量密度的提升,这三元基本是大方向。 三是,用什么方式制造,叠片还是卷绕?软包电池大多采用叠片式,方形和圆柱则是典型的卷绕生产方式。 他们采用排除法,进行决策。 首先,软包对制造要求太高,铝塑膜易被划伤、铝塑膜密封以及成组方面,以当时的技术条件就很难做到完美,安全性存在一定隐患;铝壳就相对要好一些,尤其密封性比较好,而且不怕划伤。

 最终促使他们下定决心采用方壳的,是2014年宝马i3的上市。宝马i3采用的就是方壳电芯。“因为我们非常看好宝马对品质的要求及路线的判断。” 当然,蜂巢也没有放弃圆柱,因为当特斯拉圆柱正在蓬勃发展.为了以防万一,长城的研发团队分为圆柱和方形两个团队,中试线和项目组是按照这两种配备。 其次,是确定正极材料。对此,长城倒是没有犹豫,坚定三元路线的立场,这是基于国家政策对高能量密度鼓励上确定的。 第三,生产工艺选择上,叠片还是卷绕,长城内部争议很大。

韩国专家建议做叠片;中国工程师则是建议做卷绕。韩国专家做叠片的理由是,基于他们做过大量的研究对比测试,认为叠片的性能非常好,包括寿命和能量密度都非常出色;国内专家反对的原因是,叠片生产效率太低,且毛刺粉尘不容易控制。“所以我们当时选择的也是两条腿走路。” 这些到2017年的时候就基本都明确了。经过大概半年多不到一年的对比测试和分析后,他们决定放弃圆柱。“我们经过测试对比发现,方形的能量密度可以做得更高、电池更大、串并联更少,而且可靠性更好。”杨红新表示。 随后在工艺选择上也做出了决定。长城也对卷绕和叠片做了测试对比,发现在追求更高功率和能量密度方面,叠片电池更具优势。

蜂巢高速叠片工艺

蜂巢能源无钴产品线总监李佳佳,更为详细地解释选择叠片工艺的逻辑。李佳佳介绍,在做NCM811体系的产品后,他们要想在同样的尺寸下,把能量密度再提高,在卷绕的设计空间下已经比较难了。“保证整体的空间的利用率,我们设计的压实都比较高,因此发挥能量的材料已经很难都装进电芯了。” 其次,卷绕工艺下,极片是有弧度的,在后期使用过程中,会产生膨胀,拐角处有断裂风险,从而产生安全问题。 第三,长城作为一家车企,深刻理解一点:车辆对功率的追求,其实不亚于对其他的追求,所以他们想要提升功率密度。但是从设计角度,功率和能量密度不能兼顾。“要达成长城对车辆性能的要求,卷绕电芯总是差这么一点点,最终只有采用叠片工艺,功率上才能满足要求。”

 在这时,长城恰巧找到了高速叠片技术的合作伙伴,将毛刺、粉尘等问题都解决了。 至此,长城动力电池路线确定为三元方形叠片电池,其内部的技术路线之争终于尘埃落定。虽然蜂巢也有做磷酸铁锂的计划,但是作为储能产品和非主力产品存在。 技术路线明晰之后,长城汽车就开始了深度布局。 原材料是电池企业的大头成本,布局上游原材料作为常规动作,长城也不例外。 2017年,长城入股澳大利亚皮尔巴拉锂矿公司,然后又参股广西天源,着手解决上游原材料问题。 但是都靠别人也不安全,长城还自己生产一部分正极材料:2020年5月,蜂巢能源还在江苏金坛申报了年产20000吨锂电池正极材料项目。

此外,从2018年开始,大规模人事招聘,工厂的规划也开始展开。“压强”不断增大,蜂巢即将破茧而出。 4率先推出无钴、四元产品 也就是在2017年,长城汽车明确了动力电池业务要独立发展的路线。2018年2月,蜂巢能源成立。魏建军旗下的保定市瑞茂企业管理咨询有限公司,成为蜂巢能源的初始资本来源。 继承了长城汽车动力电池事业部的技术路线选择后,蜂巢的问题是,选择什么产品? 三元技术路线下的产品种类也很多,NCM523、NCM622、NCM811(也就是通常提到的三元5系、6系和8系)等。 在杨红新看来,三元5系电池已经比较成熟,肯定要做能量密度更高的电芯,“所以我们做811,同时考虑钴矿价格不稳定、垄断性强等问题,将低钴、无钴电池提上日程。” 一次窑炉中的试验,拉开蜂巢无钴序幕 特斯拉、宁德时代等企业都提出对无钴电池的期待,蜂巢则率先将产品落地。

 2020年5月18日,蜂巢能源举办了《无钴·芯未来》的线上发布会,亮相了两款无钴电池。 在此之前,无钴电池只停留在文献中。 据李佳佳介绍,蜂巢能源第一次确定无钴电池的可行性,是在技术中心楼下的窑炉中:一次他们的技术人员烧了一次实验,做了一组数据,他们发现这组数据表现比预期好得多。 随后技术人员从原材料到整车、一遍一遍去推演,预测它会有什么性能、有什么劣势,最后发现它在整车上也是可用的。“原来说无钴电池可能功率密度低,发热比较高,但是我们一遍一遍的论证发现没什么大问题,于是马上立项。” 李佳佳表示,“预研立项后,项目组立刻做出产品去测试,然后更新、改进,做到现在B样阶段,发现很多基础数据比三元电池还好,例如,电池的循环性能、常温下的直流内阻都比较好,唯一差一点的是,电池到10%—15%剩余电量时,内阻会大一点,只有这一点可能是无钴电池最大的劣势了。”

蜂巢两款无钴电池

目前蜂巢的无钴电池已经开始送样了。李佳佳表示,已经大概送了有10个OEM厂家去测评,已经收到的两个反馈都表示非常好。其他的测试结果,今年年底明年年初大部分的评估都会出来。对于测试结果,李佳佳信心十足。 12月2日,蜂巢能源举行电池日活动。杨红新在活动上表示,无钴电池,当天起接受全球预定。他还督促说,要抓紧预定,因为明年产能紧张。 而且,首个量产供应项目已经确定。蜂巢无钴电池会在明年6月份量产,7月份搭载到长城第一款搭载无钴电池的电动汽车上,并上市销售,续航600公里。 

立项四元电池,解决NCM811安全问题 除了无钴电池,蜂巢能源另一个材料路线的创举是四元电池。 杨红新介绍说,之所以开发四元电池,是因为发现生产NCM811难度很大,最大问题是产气和循环性能低。 高镍的NCM811材料在暴漏于空气中时,很容易受空气中的水分、二氧化碳等杂质的影响,导致锂离子电池在循环过程中,出现产气和循环性能衰降等问题,影响锂离子电池的循环稳定性。 也就是说,生产NCM811需要极其严苛的环境。 因此,长城开始考虑如何解决NCM811的安全问题,自此便开启了四元电池的研发。 12月2日的电池日上,杨红新更新了四元电池研发的进展。 他透露,蜂巢的四元电池,将从原来的高镍路线走向中镍路线,“把镍比例降下来,又安全,又要便宜”。

这款NCMA电池,蜂巢也做成了单晶高电压的,能量密度和811相当。但是,安全性大幅提升,DSC温度可以比三元提高10~15度,循环寿命可达3000次,比811也好很多。 确定技术、产品路线之后,蜂巢能源要做的就是坚定推进研发和试制。 “2017年定路线,2018年出成果。”2018年,蜂巢很多的产品都进入B样阶段,各项测试结果都非常理想。 而从2020年底的装机量爬升,以及2021年有效产能的计划可以看出,蜂巢正朝着自己确定的技术、产品方向隆隆开进。 而且,蜂巢持续投入新技术的研发应用,在电池日上,蜂巢又展示了果冻电池,热阻隔电池包,蜂云监控平台,生产线的AI容量预测、AI智能焊接、AI自放电检出,第二代、第三代叠片工艺,干法涂布,硅石墨烯,固态电池等技术的研发进展。这些将确保未来的几年,蜂巢仍具备技术优势。 5三大理论法宝:品类理论+颠覆式创新+华为IPD工作法 在起步、追赶阶段,蜂巢能源有三大理论法宝:长城沿用的里斯咨询公司聚焦、定位和品类理论;颠覆式创新理论,以及华为的IPD体系。 2019年,产品进入成熟阶段,蜂巢能源开始对外宣传。 作为一个汽车零部件企业,如此高调开发布会还是非常罕见的。

聚焦和品类理论的力量 杨红新对记者表示,蜂巢能源如此高调的开发布会,背后是有方法论支撑的。“一直以来,长城汽车都是按照里斯的方法论在推行,从最早的定位理论,后来演变到聚焦理论,再演变到现在的品类理论。” 长城从最早的皮卡起家,做到SUV王者,品类理论起到了重要作用。 魏建军本人,曾专门就品类理论发表过一次演讲。 他在演讲中回忆,长城起步的皮卡市场非常小众,合资公司在中国很少投入,即使投入也是比较高端,中国国内的这些自主品牌又不特别重视,所以长城就瞄准了这个非常小的细分市场,当时采用的正是品类战略。 后期将公司做大,进入SUV领域也是这个思路。“皮卡的市场非常小,可谁都想把企业做大,所以我们后来就选择进入SUV这个市场,当时SUV这个市场也是非常小。”魏建军说。 

魏建军坦承,他们中间出现过动摇,长城在做SUV的时候,也一度推出过轿车和MPV。多条腿走路的后果就是,在经营上,企业的投入很大,但是销售量、利润表现并不尽人意。 当时恰好赶上2008年金融危机,里斯公司再次给出建议:不要做“小通用”。长城经过艰难抉择,最后还是逐步退出了轿车产品的开发,全面转向SUV。 因为聚焦和品类战略,长城已经连续22年成为皮卡国内、出口销量第一;同时也是国内SUV品类的领导者。 现在提起长城,人们会自然联想到皮卡和SUV。 作为见证者,杨红新对定位、聚焦和品类理论非常认同。 杨红新认为,提起一家公司必须有一个标签。“提起特斯拉,想到它是智能电动化的代表者;提起理想,想到它是里程无忧增程技术路线的代表者;提起小鹏,想到的则是智能驾驶;提起蔚来,想到的是用户体验和服务;提起 LG化学,想到它是软包电池全球领导者;提起比亚迪,想到是磷酸铁锂全球领导者;提起蜂巢来是什么?” 

在杨红新看来,作为一个后来者,蜂巢有必要让别人知道自己。“蜂巢能源要有清晰的定位,我们要想,提起蜂巢能源,顾客、媒体第一反应是什么?”杨红新认为,好多东西这本身它是个产品,后来它形成一个品类的代表,例如,提起可乐,大家想到的就是可口可乐;蓝山咖啡也是代表,原来蓝山是个地名,因为蓝山咖啡太有名了,就成为一个品类。蜂巢能源也希望打造出类似的效果。 “基于这样的思路,我们便将方法论发挥到最大,因此,蜂巢在2019年7月份召开了战略发布会,把我们自己定义成方形叠片、无钴电池和NCMA电池品类的开创者。”

具备颠覆式创新的土壤 品类理论之外,颠覆式创新理论也支持蜂巢能源做叠片、无钴电池。 媒体经常会问杨红新,为什么你们做成了叠片、做成了无钴电池,而其他企业并没有? 杨红新的回答往往是,“因为我们是新企业,我们没有包袱。” 在《电动汽车观察》深入沟通后,发现这里“包袱”既包括电池企业前期的产线和研发投入,也包括过往经验的盲从。 早期做动力电池的企业,大多是从3C产品转过来的,也就是说,他们的经验和产线大多是卷绕式电池,让他们放弃既有产线,改成叠片产线,恐怕没有什么企业会有这样的决心。 

蜂巢就没有这方面的顾虑,没有历史产线,就研发最新的设备,兴建最先进的产线。 除此之外,杨红新还有些戏谑地点出了蜂巢创新的另一个因素,就是领导不懂技术。 “你说你这个老板就是干电池出身的,谁也说不过他,你提什么想法都给你毙掉,怎么创新?因为我也不是干电池出身的,魏总也不是做电池出身的,别人提出建议,有道理我们就接受。” 这是蜂巢的另一个特点,相对开放的环境,没有先入之见的束缚。 李佳佳的感受与杨红新所说的类似。在李佳佳看来,在技术决策方面,蜂巢都是技术人员先有数据论证,以及验证结果以后,领导再做决策。 都是事实说话,没有先入为主的偏见,这给了他们很大的创新空间。 李佳佳认为,蜂巢这种跨领域、跨文化的团队,以及良好的企业文化,也给创新提供了良好的环境。 走过了技术路线选择、产品研发阶段之后,蜂巢能源开始服务客户,这时又需要新的理论武器了。

引入华为IPD 如何面对客户,华为经验丰富,最有话语权。 2018年底,蜂巢能源开始引入华为的IPD(integrated product development,集成产品开发)体系。 IPD也是华为从IBM学来的。其核心就是要形成由市场行销、研发系统、生产、用户服务、财务、采购等部门人员组成的贯穿整个产品业务流程的管理模式,即从客户需求、概念形成、产品研究开发、产品发布等,一直到产品生命周期管理的完整过程。 杨红新将其解释为,是基于以客户为中心的产品开发模式,强矩阵式、强项目制,即一个销售带一个产品经理,及一个项目经理,铁三角的形式共同面对客户。这种方式的优势是面对客户可以快速反应。 为了配合这一理论,蜂巢内部推出了一系列的配套措施,包括流程调整、组织架构调整、机制制度流程等等。 

这些理论的引入,也开始反向影响长城。“听取汇报后,魏总非常认可这种方法论,已经开始在长城内部推广。”赵津爽说。魏建军还曾带领长城汽车所有的VP,到深圳华为总部,举行了一次“对标”活动,以求寻找差距,当面请教。 6开启2.0阶段 不过,进入2020年,杨红新认为,蜂巢能源面临的挑战再次发生改变。 “如果2019年以前,蜂巢主要还是研发为主导的企业,这一阶段被定义为1.0阶段;那么进入2020年,蜂巢能源开始变成以研发和运营为主导的2.0阶段。” 进入2020年,蜂巢面临的是产能交付、产能爬坡以及质量管控等重大问题。此外,还增加了运营和国际化,蜂巢面临的挑战更多。 

杨红新对记者表示,除了这些,蜂巢公司的经营理念也在发生变化。“我们以前是想着靠卖产品赚钱,我们现在定义成要变成以打造生态产业链来实现未来的盈利,不是仅仅靠自己的产品,而是通过一个生态产业链去盈利。” 首先,杨红新认为,目前电池的生产环节太多,不增值的环节太多,容易造成质量问题的环节也太多,应该被大幅整合,例如将12个工序缩减到5个工序。这样就需要再造整个生产系统,涉及到设备公司。蜂巢无疑有机会遴选、投资一些有潜力的设备公司。

第二是智能化,杨红新认为,在生产过程中会产生海量的大数据,如果利用好了,可以大大缩短生产流程,所以AI智能是一个重大领域。 第三是材料领域,杨红新表示,无钴、高安全性的材料,以及固态电池材料可能会是风口,因此上游材料值得投资。杨红新进一步解释,这主要包括两方面,一是掌握材料领域的核心技术,可以和电池企业形成协同效应;二是,投资材料领域,未来可能也会有资本收益。 此外,杨红新认为电池银行概念的诞生,可能导致整个商业模式被颠覆,所以也要关注,寻找投资机会。 

“蜂巢能源已经进入了全面稳定快速的发展阶段,已经取得的进步足以使人振奋。”在蜂巢电池日上,杨红新如是说。但对于未来,蜂巢有更宏大的目标。蜂巢计划2022年外销比例超过50%。2025年目标出货量销量要突破40GWh。 杨红新毫不掩饰自己的野心,“我们是想做行业的领导者,作为后来者,我们直面未来,坚持因创新而前进的价值观,要不断迭代,实现并持续保持领先。”


返回 国际新能源网 首页

新能源资讯一手掌握,关注 风电头条 储能头条 微信公众号

看资讯 / 读政策 / 找项目 / 推品牌 / 卖产品 / 招投标 / 招代理 / 发新闻

风电头条

储能头条

0条 [查看全部]   相关评论

国际能源网站群

国际能源网 国际新能源网 国际太阳能光伏网 国际电力网 国际风电网 国际储能电池网 国际节能环保网 国际煤炭网 国际石油网 国际燃气网