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發布日期：2022-09-11 12:20:23 瀏覽：

前沿拓展：

「碳案」是 36 碳圍繞“雙碳與ESG”議題推出的案例解讀欄目。碳中和目標確立后，業界清楚其重要性，但困惑于“誰在做？怎么做？”，我們希望解決這種信息不對稱，通過對企業節能減碳、綠色環保、社會責任等代表項目的一線走訪、360°拆解報道，用“優等生”的事跡與成果產生借鑒價值，以影響產業里更多角色。

「碳案」第二期，我們探訪了國內汽車動力電池企業「蜂巢能源」。發展新能源交通工具是國家「雙碳」目標實現的重要手段。動力電池作為新能源車的核心組成，其高質量發展對交通行業的減排有重要借鑒意義。

2021年蜂巢能源電池裝機電量達到3.1GWh，同比飆升430.8%，居全球第10。巨大的新能源汽車機遇面前，蜂巢能源如何繼續尋求高速、穩定的發展？

文 | 李安琪

編輯 | 蘇建勛

時隔兩年，機器轟隆的聲音再次回響在澳大利亞西部一處鋰礦的上空。

從2021年1月至今，在新能源汽車市場驅動下，動力電池上游鋰礦資源價格暴漲，核心材料碳酸鋰價格更是翻了10倍。

為此，澳大利亞鋰礦公司Pilbara宣布旗下的Altura鋰精礦迎來重啟，預計在2022年中恢復至18-20萬噸鋰精礦產能。此前由于2018年鋰精礦價格持續下行，Altura鋰礦從2019年10月起一直處于維護狀態。

不出意料的話，經過礦脈轟鳴與初步加工后，一批出自Altura的鋰精礦將穿過西澳狹長、荒涼的公路，送往全球最大的鐵礦石出口港——黑德蘭港。在海上航行15天后，抵達中國港口城市青島。

隨后，鋰精礦石將被提煉為碳酸鋰，成為新能源汽車電池的核心正極材料，它們將被運往一個長三角城市——常州。

常州市金壇區，蜂巢能源的電池制造工廠正在高速運轉。同一批礦石從采礦到最后正極材料到達蜂巢能源，正常情況下大約需要4-5個月，而從原料到最終車輛電池成品，還需要15-20天，期間經過電極、裝配、化成三大制造工序，產品質量控制環節超過2000項。

比如在電極工序，需要將攪拌后的正負極原材料，均勻涂到極流體材料上，經干燥壓實之后切成一定尺寸，形成電池極組。

然后在裝配環節，采用疊片工藝進行組裝，經過熱負荷、對齊度檢測、異物檢測、絕緣耐壓測試等測試后，焊接成方形鋁殼干電池。

不過此時干電池還算不上真正的電池，仍需要在化成環節注入電解液、浸泡，首次充放電測試通過后，才算成為合格的汽車電池。

至少要5-6個月時間，澳洲礦場的一粒沙，才能讓中國一顆汽車心臟真正跳動起來。

蜂巢能源短刀電池

自2019年以來，新能源汽車逐步走出政策補貼驅動市場的階段。2021年我國新能源汽車銷售完成352.1萬輛，同比增長1.6倍；動力電池裝車量為154.5GWh，同比增長142.8%。

電池行業巨頭寧德時代從2018年的800 億元市值飆升至萬億市值。巨大的歷史機遇擺在所有人面前，但行業窗口期同樣向其他玩家開放。

據中國汽車動力電池產業創新聯盟發布的數據，4月寧德時代動力電池裝車量市占率降至38.28%，此前3月寧德時代仍占據50.49%的市場份額，而在磷酸鐵鋰電池裝車量上，比亞迪以47.14%的市占率反超寧德時代34.29%的市場份額。

這絕對不僅是行業頭部兩個玩家的賽場，中創新航、國軒高科、蜂巢能源、億緯鋰能、欣旺達等無不在追趕。

另一個數據同樣值得關注：2022年4月我國新能源汽車市場共計34家動力電池企業實現裝車配套。牌桌上的玩家在不斷減少，但可以確定的是，眾玩家面前是一個巨大的蛋糕。

西澳的礦脈，也因遠在6000公里之外的中國大陸再次跳動。

這不僅是一場關乎礦石資源的爭奪，更是產能規模、生產效率、產品質量、供應鏈穩定的全方位比拼，任何一個環節的漏洞，都有可能成為對手趕超的理由。

汽車「心臟」快速跳動的背后

常州市金壇區，電池公司蜂巢能源總部所在。2018年蜂巢能源由車企長城汽車孵化、剝離獨立，2019年蜂巢能源從保定搬至常州。

目前常州電池工廠的一、二期已經投產，四期正在建設中。工廠周圍300公里半徑內，有超過30家整車制造企業，超過25家鋰電配套企業。

每天，上游企業將電池制作的核心原料運送至此，經過勻漿、涂布、輥壓、模切、疊片、裝配、測試等環節后，合格的電芯產品才會正式流向新能源車輛市場。

蜂巢能源短刀電芯涂布工序

蜂巢能源正在全球規劃像金壇這樣的生產基地，分布在南京、成都、鹽城、馬鞍山、遂寧、湖州、上饒七座國內城市，以及德國薩爾州。

這是市場需求驅動下的產能巨大預期。據電池中國統計，蜂巢能源2021年簽約、在建（含已有擴建）產能已達到295GWh。

但擴建速度仍趕不上需求的爆發速度。2021年蜂巢能源表示要在2025年實現600GWh產能目標。去年電池日上，蜂巢能源CEO楊紅新透露，目前收到的截至2025年的乘用車訂單已經接近400GWh。

與此同時，業內玩家也競相提出了產能擴張目標。到2025年寧德時代產能規劃預計達到600GWh，比亞迪達到430 GWh，國軒高科達到300GWh，中創新航要達500GWh，億緯鋰能預計達到200GWh。

作為一個系統性工程，電池生產制造的巨輪轉動，需要眾多上游供應商高度配合。

“上游至少有兩個環節，一個是礦業公司，另一個是原材料供應商。”蜂巢能源高級工藝總監劉小安告訴36氪。

然而不同產品的生產周期不相同。蜂巢資本總經理賀明星告訴36氪：電池公司的產能擴建速度比原材料產品生產快得多，基本上12個月左右就可以建成產線，而正負極材料、隔膜、電解液等核心主材的擴產周期則平均要2年。

電池產能嗷嗷待哺，但原料供應僧多肉少，這也是2021年鋰電上游產品原料價格暴漲的原因。

2021年，蜂巢資本正式成立，借助投資入股上游供應商，來實現供應鏈的完備。從2021年至今，蜂巢資本投資了9家電池領域公司，覆蓋正極材料、負極材料、銅箔、電解液、隔膜等材料公司，以及智能制造及設備企業。

“有些公司非常靈敏，快速地把產能釋放出來，趕上了浪潮。但如果晚一兩年再建設產能，可能建成之后就面臨產能過剩的情況了。”賀明星表示。

因此，對于被投企業，蜂巢資本有自己的投資邏輯：一是有無技術壁壘，二則是擴產速度能否跟上電池公司的節奏。

以蜂巢資本投資的負極材料公司河北坤天為例，此前河北坤天屬于行業二級梯隊玩家。去年擴張之后，河北坤天在河北、四川、云南三個基地加起來有20萬噸產能，今年投產4萬噸。憑借快速擴張，河北坤天躋身行業第一梯隊，也從蜂巢能源負極材料第二供應商轉成第一供應商。

河北坤天CEO宋志濤告訴36氪，河北坤天目前以低于市場30-50%的價格為蜂巢能源供貨，公司雖然短時間內讓渡了部分利潤，但是電池行業是個長遠的賽道，要看未來的發展。

如果在以往，負極材料30-50%的價格下調，給電池公司帶來的效益可能有限，但在去年正極材料價格暴漲的情況下，更便宜的原料供應無疑能緩解電池公司的成本壓力。

“2020年-2022年是電池行業供應鏈安全階段，核心關鍵是快速把產能擴張起來，才會有行業地位。有了地位之后，才能有生存，生存下來之后才能談其他的競爭。”賀明星說道。

通過投資上游供應商，蜂巢能源獲得了更穩定、低價的生產原料，應對產能擴張。但除此之外，電池行業的多變技術路線，是蜂巢能源持續尋找上游同盟的另一原因。

“當下電池行業的技術路線變化非常快，這帶來一個問題：如何保證蜂巢能源目前的技術方向不會在未來兩年被顛覆。”賀明星表示。

近幾年，磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池兩種技術來回交鋒，當下行業也正在熱烈討論固態電池、鈉離子電池等新技術。

但與層出的技術路線相反的是，每一個技術路線從產品研發到量產，都要經歷漫長的過程。劉小安曾主導試制了長城汽車內部首顆電芯，他從2016年加入長城汽車動力電池事業部。

他告訴36氪，電池研發需經過材料選型、結構化設計、仿真分析，應用場景分析等前置環節，才能確定技術路線；落到產線上還有小試、中試、AB樣件定型，安全性能測試等環節，整個開發流程大概需要一年半時間。

2017年首顆電芯產品小試下線時，長城汽車采用了市面上主流的卷繞工藝來制作電芯，但電芯試制出來后，內部覺得性能不夠好，才改為疊片工藝。當然也交了一定的“學費”，卷繞工藝所采用的機器設備都無法再使用。

這僅是在研發階段的糾偏，如果電池產線投產之后再改動，那么付出的時間代價和市場損失無疑是巨大的。

因此，蜂巢能源正在積極布局新技術、新材料、新工藝等，如快充、固態電池等技術研發。作為行業老兵，劉小安也表示要快速學習新技術路線，把新技術可能存在的失效模式研究透了，才能在電池研發過程中快速糾偏。

“明顯的感受就是，在蜂巢的成長速度可能是原來公司的三倍以上，在這個公司干一年，等于在其他公司干三年。很累，但痛并快樂著。”劉小安笑著說。

這也要求上游供應商具備快速反應的能力。“如果電池設計路線發生變化，但材料公司和電池公司的關系不夠緊密，也容易在研發上掉隊。”

蜂巢能源與材料供應商會定期開展技術交流會、派人到產線上進行指導。當材料供應商有新品推出時，也會率先給到蜂巢能源進行產品性能驗證。

除投資上游材料企業之外，長城汽車從2017年開始布局上游礦產資源。2017年長城控股出資約2800萬美元，購買西澳鋰礦企業Pilbara 3.5%的股權，首個五年內每年可獲得7.5萬噸鋰精礦。

Pilbara擁有全球最大的礦石鋰礦，其股東名單上還有贛鋒鋰業、寧德時代等國內鋰電玩家的身影。2019年雙方簽訂附加協議，Pilbara從2019年起將連續6年向長城汽車每年運送2萬噸精礦。

目前，蜂巢能源在國內還入股了廣西天源和永杉鋰業，共計鎖定了6萬噸鋰產品產能。

憑借著入股上游供應商、儲備新的技術路線、出海投資礦山等一系列提前布局，蜂巢能源在2021年電池裝機量排行榜上表現搶眼。

根據韓國調研機構SNE Research發布的數據，2021年蜂巢能源電池裝機電量達到3.1GWh，同比飆升430.8%，居全球第10。國內動力電池裝機排名從2020年的十名開外躥升至第六，客戶覆蓋東風嵐圖、長城汽車、合眾新能源、零跑汽車等。

人工智能，滲入電池制造

然而，在2025年實現600 GWh產能目標面前，投資上游企業和礦山只是解決了貨源問題，如何造出更多高質量的電池，還是要回歸制造行業的本質——生產效率。

劉小安告訴36氪：從原料到電芯的15-20天里，有些生產環節的時間是無法被壓縮的。比如電芯成型后注入電解液的環節，必須要讓電解液與正負極充分接觸，才能保證電芯的放電性能。

但有些環節的確可以通過改進機器來加速。在電芯裝配環節，疊片工藝雖然比卷繞工藝擁有更高的能量密度和安全性，但其生產速度一直是行業痛點。國內疊片工藝效率普遍在0.6-0.8s/片之間，而蜂巢能源目前采用的疊片機效率可達0.4s/片。其下一代設備疊片效率可以達到0.125s/片，超越卷繞工藝生產效率。

蜂巢能源在方形電池上采用高速疊片工藝

但單純設備側自動化升級改造，只能帶來局部效率提升，真正的智能制造應該著眼于全局最優。在智能制造背景下，蜂巢能源正將信息化、網絡化、數字化、智能化技術融入電池制造的全過程。

2021年8月，蜂巢能源成立了專注于智能控制和智能制造領域的全資子公司章魚博士智能技術(上海)有限公司，提供能源互聯、工業智控硬件、AI算法與核心工業軟件、燈塔工廠總包集成等方向產品與服務。

人工智能怎么對電池制造帶來效率提升？蜂巢能源首席信息官、章魚博士總經理李羿輝向36氪舉了一個例子：

近年全球氣候變暖，極端天氣時有發生。一般而言，傳統車間的溫度和濕度控制，采用比較固定的環境控制策略。在突發暴雨或者高溫情況下，這些控制策略顯得捉襟見肘。

而動力電池很多關鍵工序對環境要求很高，譬如雙面涂布環節速度1分鐘在80米左右，如果車間環境溫濕度控制不好，30分鐘就會造成數千米涂布材料的問題；

借助人工智能系統，蜂巢能源的車間能夠利用物聯傳感網絡和IOT平臺，對生產環節的各項關鍵控制參數進行高頻、連續監測，借助大數據分析預警，并結合邊緣計算，對工藝控制策略進行實時調優，形成“人、機、料、法、環、測“的聯動，提升電芯產品一致性。

簡而言之就是，把車間環境的預測和調控交給人工智能和大數據。

這些能力的構建，離不開背后的團隊研發。據了解，章魚博士正在與十余家AI生態聯盟企業在常州基地規模開展AI智能場景測試驗證工作；還與華為等企業成立AI實驗室，研發面向鋰電池行業的機器視覺、AI人工智能與大數據分析技術。

這些成果不僅只在蜂巢能源內部“消化”，章魚博士還在試圖“外供”。從蜂巢能源出發，章魚博士面向新能源行業，開發應用了一系列智能制造軟硬件系統，包括規劃了上百個AI應用場景、包含幾十種關鍵算法的AI平臺，覆蓋電極全過程工藝的視覺檢測系統、端云融合的大規模5G協同制造系統、融合物聯網關、2D/3D智能相機及數據中臺等核心工業軟件系統。

李翌輝表示：目前蜂巢能源一條產線關鍵控制參數在2000多個以上，每天產生數據達到幾百GB。章魚博士構建了全域數據庫，通過AI算法平臺及數據中臺，能7*24小時實時無間斷地進行數據進行監控、分析、預警與故障及時干預處理。

蜂巢能源常州總部

當然，如果將工廠視為一個生態圈，除了機器設備不斷數字化、智能化之外，人機協同，提高對一線人員的數字化協同能力也非常重要。

“長期以來，行業中設備自動化與系統信息化、智能化是脫節的，大量的電池生產經驗與知識，散落在各個不同的系統、技術人員和高級技師的腦海里。”李翌輝說道

“但通過數字化技術可以拉通時間和空間上的障礙，把零散的知識，變成可以復用的結構化知識和經驗，通過數字孿生，在蜂巢全球范圍各制造基地高效同步和分享。”

針對產線人員，蜂巢能源構建了全套數字化系統，譬如打造了設備故障員工自助引導修復系統。通過對故障進行特征提取并智能分類，建立故障知識庫，對每種故障給出最有效的交互式解決措施。

李翌輝表示：當機器發生典型故障時，AI系統可以推薦給出典型故障解決方法，員工按系統指導，可以在5分鐘內將70%以上的小問題消滅在現場。

此外，員工還可以通過AR/VR系統，將問題快速反饋給后端的數字化主管系統，通過設備維修專家，遠程診斷并進行維修指導。

此外，智能算法與分析控制技術不僅可以提升內部生產效率，同時對外部供應也有波動預警和調節輔助作用。

李翌輝告訴36氪，蜂巢能源將在長三角、華東、西南等地區建立建設大型供應鏈園區，產業鏈相關材料企業、零部件企業、設備供應商和智能制造企業都可以入駐園區，由章魚博士統一提供5G通訊、IOT平臺、線體智能控制核心系統、工業互聯網基礎平臺、供應鏈協同平臺等軟硬服務，提供產、供、銷一體的供應鏈服務。

與此同時，章魚博士還在面向大供應鏈構建一套大數據分析與預警系統，結合國際形勢、大宗物資期貨走勢、貨幣匯率及供需協同信息等，對未來30天的核心物料進行波動預測并給出采供建議。

“就像構建多級級聯接力工作的智能調節水庫一樣，一旦狂風暴雨或者枯水期到來的時候，可以起到削峰填谷的作用。”李翌輝表示。

他認為：雖然當下原材料價格暴漲，但如果不未雨綢繆構建產業互聯網，形成上下游信息共享與大供應鏈調節能力，將來產能過剩后行業又是一地雞毛，很多企業抗不過周期波動，會很快消失在歷史長河之中。

“我們希望利用蜂巢能源對大供應鏈長期穩定的管理與建設，利用數字化的手段，促進行業的穩定。大家能在比較平滑、可以預期的環境里發揮核心競爭力。”李翌輝說道。

此前，蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新在接受36氪表示：未來電池行業的競爭比拼將會聚焦在三點：一是技術（材料、結構和制造創新），二是產能與規模，三是供應鏈競爭。

這些都并非能夠靠蜂巢能源一己之力達成，目前蜂巢能源仍在這三個方向的道路上求索。

近日，蜂巢能源與36 氪正式啟動 “創新成就你我 ? 先蜂產業合作伙伴全球招募”大賽，聚焦鋰電三新（新技術、新工藝、新材料）和工業互聯網（大數據、AI智能、通信等）等領域，向全球招募優秀的人才技術團隊進行孵化創新，尋找高潛力的行業和技術領先型企業或高校團隊，通過構建產業生態，為企業快速成長賦能。

此外，招募將有5億元產業鏈投資基金支持，入圍的團隊將入駐章魚博士并獲得管理、成長等多方面的產業協同賦能方案。通過大賽，蜂巢能源將與合作伙伴共同探索、應用電池行業前沿技術，以制造模式的升級提升產能供給，滿足新能源行業不斷增長的產能需求，推動社會可持續發展。

拓展知識：