鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:974次 | 2020年01月15日
建立動(dòng)力電池行業(yè)“車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”刻不容緩
近日,車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)成為動(dòng)力電池行業(yè)熱烈討論的話題。話題起因在于11月27日動(dòng)力電池新勢(shì)力企業(yè)蜂巢能源位于江蘇常州的金壇工廠正式投產(chǎn)。在其投產(chǎn)儀式上,蜂巢能源總經(jīng)理?xiàng)罴t新向業(yè)界介紹了該車規(guī)級(jí)AI智能動(dòng)力電池工廠的特點(diǎn)并首次系統(tǒng)闡述了蜂巢能源理解和踐行的車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。世界汽車組織第一副主席、中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟理事長董揚(yáng)高度肯定了蜂巢能源率先踐行車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的意義,并呼吁相關(guān)主管機(jī)構(gòu)盡快啟動(dòng)建立車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目,同時(shí)號(hào)召產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)都行動(dòng)起來積極參與車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的建立。車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)由此迅速成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
建立車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)刻不容緩
事實(shí)上,同在11月27日,同在江蘇常州,一場(chǎng)關(guān)于車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)的專家研討會(huì)備受業(yè)界矚目。
這場(chǎng)由董揚(yáng)主持的會(huì)議上,還有中國工程院院士吳鋒、中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長王子冬、中國汽車工程學(xué)會(huì)新能源分會(huì)秘書長/清華大學(xué)車輛工程系教授田光宇、中國物理與化學(xué)電源協(xié)會(huì)秘書長劉彥龍、國家動(dòng)力電池創(chuàng)新中心主任盧世剛等行業(yè)公認(rèn)的頂級(jí)專家,以及東風(fēng)、蔚來、長城、貝特瑞、當(dāng)升、先導(dǎo)、利元亨、蜂巢能源等電池產(chǎn)業(yè)鏈上各方代表企業(yè)的高層領(lǐng)導(dǎo)。
經(jīng)過深入探討,參會(huì)者一致認(rèn)為我國的車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該盡快建立,刻不容緩。專家們的觀點(diǎn)飽含著對(duì)動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展格局和未來趨勢(shì)的深入洞察。
新能源汽車在全球已經(jīng)成為大勢(shì)所趨,而中國在該領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示,2019年前10個(gè)月,我國純電動(dòng)汽車銷量達(dá)75萬輛,穩(wěn)居世界第一。國家已經(jīng)將其作為重要的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)予以支持,根據(jù)12月3日工業(yè)和信息化部公布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》(征求意見稿)的要求,我國計(jì)劃到2025年實(shí)現(xiàn)新能源汽車新車銷量占比達(dá)到25%左右。電動(dòng)汽車將是新能源汽車市場(chǎng)的主力軍。
受益于中國成為全球最大的新能源汽車市場(chǎng),我國的動(dòng)力電池市場(chǎng)也成為全球最大市場(chǎng)。然而動(dòng)力電池行業(yè)的發(fā)展卻不盡如人意,高端產(chǎn)品不足的結(jié)構(gòu)性過剩、發(fā)展不均衡的問題十分突出。據(jù)統(tǒng)計(jì),在2019年1-10月,動(dòng)力電池前10家企業(yè)裝機(jī)量合計(jì)市場(chǎng)份額已達(dá)88%,其中,寧德時(shí)代和比亞迪兩家企業(yè)市場(chǎng)份額已超70%,寡頭壟斷格局顯然不利于市場(chǎng)充分競(jìng)爭(zhēng)。
同時(shí),電動(dòng)汽車的安全事故頻發(fā)仍然是橫亙?cè)谙M(fèi)者與市場(chǎng)之間的一大難題,而這些事故往往與電動(dòng)汽車的核心——動(dòng)力電池相關(guān)。清華大學(xué)電池安全實(shí)驗(yàn)室主任馮旭寧發(fā)布的《2019年動(dòng)力電池安全性研究報(bào)告》指出,僅2019年前7個(gè)月,國內(nèi)外媒體報(bào)道的電動(dòng)汽車安全事故與電力電池相關(guān)的就達(dá)到40余起。
這些問題充分說明了我國動(dòng)力電池行業(yè)的大而不強(qiáng),而這與我國在該領(lǐng)域長期以來缺乏嚴(yán)格的行業(yè)品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致市場(chǎng)的野蠻生長直接相關(guān)。
研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng),王子冬在演講中指出:中國鋰電池行業(yè)最早從消費(fèi)類電池行業(yè)起步,而后者的耐用性、一致性、安全性和充放電性能指標(biāo)相比車用動(dòng)力電池要低很多,更無法滿足新能源車對(duì)動(dòng)力電池的要求。目前,國內(nèi)外車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)存在空白,隨著國內(nèi)新能源車市場(chǎng)的高速發(fā)展帶動(dòng)的動(dòng)力電池行業(yè)規(guī)模的迅速增長,消費(fèi)者對(duì)于新能源車用動(dòng)力電池的安全、能量密度和性能提出了越來越嚴(yán)苛的要求,而外資動(dòng)力電池企業(yè)在華設(shè)廠、白名單保護(hù)政策和補(bǔ)貼逐步取消的緊迫形式下,國內(nèi)的動(dòng)力電池企業(yè)迫切需要摒棄競(jìng)爭(zhēng)心態(tài),以更高的行業(yè)利益為指導(dǎo),推出車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)。
劉彥龍也表示:消費(fèi)類電池的使用環(huán)境、使用壽命和要求都要低跟多,動(dòng)力電池要求跟車同壽命,這是非常高的要求。制定車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn),很有必要。
車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池有何不同?
那么,到底什么是車規(guī)級(jí)鋰電池動(dòng)力電池?按照傳統(tǒng)汽車行業(yè)的習(xí)慣,業(yè)內(nèi)將符合汽車使用需求的零部件定義為車規(guī)級(jí)(產(chǎn)品);而中國車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn),可以看做是圍繞新能源車屬性及其使用場(chǎng)景,針對(duì)新能源整車對(duì)安全性、可靠性和一致性等方面需求設(shè)計(jì)制造的,涵蓋但不限于滿足車規(guī)級(jí)原材料、車規(guī)級(jí)制造控制、車規(guī)級(jí)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)、車規(guī)級(jí)測(cè)試規(guī)范等一系列標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子動(dòng)力電池。
汽車級(jí)的要求與消費(fèi)電池產(chǎn)品的要求相比顯然要嚴(yán)苛太多。
拿高低溫適應(yīng)性來說,消費(fèi)電子產(chǎn)品對(duì)工作溫度的要求一般都是在0℃至70℃之間,汽車產(chǎn)品對(duì)于零部件的工作溫度一般要高于民用產(chǎn)品的要求,如乘客艙的工作溫度達(dá)到-40℃至85℃之間,發(fā)動(dòng)機(jī)周邊的工作溫度要求更是達(dá)到-40℃至150℃之間。而且汽車的使用環(huán)境還涉及機(jī)械耐用、電耐用、環(huán)境耐用等考量,這些都是消費(fèi)類電子不會(huì)遇到的問題。
再如可靠性要求,消費(fèi)類電子的設(shè)計(jì)使用壽命一般在2、3年左右,消費(fèi)類電子產(chǎn)品用個(gè)4、5年已經(jīng)算是超期服役了,但汽車要用15年。而且,動(dòng)力電池中的電芯安裝數(shù)量多,連接電池需大量高低壓連接件,BMS監(jiān)控需要大量傳感器,這也對(duì)電池的可靠性提出了非常高的要求,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品的要求。
此外,電池充放電倍率方面,消費(fèi)類電子產(chǎn)品的電池不需要設(shè)計(jì)很大的放電倍率,但消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車要求很高,希望電動(dòng)汽車像燃油車那樣動(dòng)力持久充沛,還要像燃油車加油那樣幾分鐘充滿電??梢韵胂筮@意味著多高的充放電倍率,這在消費(fèi)電子領(lǐng)域是從來不會(huì)遇到的需求。
由此不難理解,汽車級(jí)與消費(fèi)電子產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景已經(jīng)完全不同,前者對(duì)電池品質(zhì)的要求與后者已經(jīng)完全不在一個(gè)級(jí)別上,可以說車規(guī)級(jí)的動(dòng)力電池已經(jīng)完全成為一個(gè)新的物種,它需要在原料、工藝、生產(chǎn)、測(cè)試等等全過程按照汽車級(jí)的要求進(jìn)行嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。
然而當(dāng)前我國尚未有這個(gè)新物種的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),對(duì)動(dòng)力型電池與消費(fèi)類電子電池的原材料質(zhì)量及控制標(biāo)準(zhǔn)未加區(qū)分,從整車角度僅對(duì)電池的安全性、液冷系統(tǒng)的密封性、規(guī)格尺寸、熱管理系統(tǒng)等方面提出一定的要求,不少企業(yè)甚至仍在沿用消費(fèi)電子類電池進(jìn)化過程中的標(biāo)準(zhǔn)。
也因此,有前瞻性眼光的企業(yè)在車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)方面的先行先試就顯得彌足珍貴。
蜂巢能源車規(guī)級(jí)工廠的探索意義
作為新勢(shì)力的蜂巢能源,在車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的探索上,為行業(yè)做出了極有價(jià)值的示范。
蜂巢能源CTO饒忠儒博士表示,想要把提供給新能源車使用的動(dòng)力電池在現(xiàn)階段動(dòng)力電池的基礎(chǔ)上,提高到一個(gè)更安全,性能更好,能量密度更高的水平,肯定是需要一個(gè)系統(tǒng)工程才能達(dá)到目的的。蜂巢能源在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中充分考慮使用要求,進(jìn)行精細(xì)的設(shè)計(jì)和充分的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;在制造過程中,從原材料采購、制造控制和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)環(huán)節(jié),建立嚴(yán)格的質(zhì)量管控體系;同時(shí),還要針對(duì)汽車工業(yè)對(duì)成本極度敏感的特點(diǎn),嚴(yán)格控制成本。
在此方面,金壇工廠無疑已經(jīng)走在行業(yè)的前面。
比如在環(huán)境控制方面,金壇工廠生產(chǎn)線對(duì)潔凈度的控制標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了一萬級(jí),核心工序甚至達(dá)到千級(jí)。從投料到電芯封口的全過程中,濕度的波動(dòng)幅度維持在1%以內(nèi);而在普通的電池工廠內(nèi),廠房潔凈度的控制一般只需要10萬級(jí),濕度控制也僅僅是在注液前,保持10%-30%的波動(dòng)幅度,在電芯注液和組裝這兩個(gè)核心工序中,保持不超過1-2%的波動(dòng)幅度。
金壇工廠的制程管控按照6 Sigma目標(biāo)設(shè)計(jì),其核心工序的工程能力CPK達(dá)到了1.67-2.0,缺陷不良率低于3.4PPM;而在傳統(tǒng)的電池工廠里,對(duì)制程的管控水平一般在4 Sigma左右,而且核心工序的工程能力CPK≥1.0-1.33,缺陷不良率維持在6210PPM。
在實(shí)際操作層面,金壇工廠利用數(shù)字化工廠的MES系統(tǒng)和設(shè)備在線的AI檢測(cè)系統(tǒng),通過人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)、時(shí)間等7個(gè)緯度的制程管控手段,實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過程中超過2500個(gè)影響產(chǎn)品質(zhì)量的因子的監(jiān)控,并可追溯到單電芯每個(gè)制程的數(shù)據(jù);而在一個(gè)傳統(tǒng)電池工廠中,對(duì)影響因子的監(jiān)控只能達(dá)到1500個(gè)水平。
此外,金壇工廠采用的超寬幅涂布技術(shù),在整個(gè)行業(yè)處于最領(lǐng)先的位置;蜂巢能源在業(yè)內(nèi)率先在方形電池上引入高速疊片工藝,不僅有效解決傳統(tǒng)卷繞工藝的電芯極組內(nèi)空間利用率和最內(nèi)圈極片易斷裂的問題,還可使電池在能量密度上提升5%,循環(huán)壽命增加10%,更克服了傳統(tǒng)疊片工藝的低效問題,一期效率就達(dá)到0.6秒,并有望在二期工廠內(nèi)將效率提升至0.45秒,等等。
饒忠儒坦承:想要?jiǎng)恿﹄姵剡_(dá)到‘車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)’,我們其實(shí)還有很長的路要走,但是眼下蜂巢能源的金壇工廠,其實(shí)是在動(dòng)力電池車規(guī)化的方向上,給整個(gè)行業(yè)打開了一扇門,雖然金壇工廠所做的設(shè)備革新,技術(shù)創(chuàng)新和工藝革新,依然不能算是一個(gè)動(dòng)力電池車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的雛形,但金壇工廠通過自己的切實(shí)行動(dòng),展示了動(dòng)力電池行業(yè)遵從汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律,及早針對(duì)新能源車的使用場(chǎng)景和需求,推出行業(yè)自己的車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的務(wù)實(shí)行動(dòng)。
金壇工廠率先探索車規(guī)級(jí)工廠的行動(dòng)得到了行業(yè)專家的高度評(píng)價(jià)??梢哉f,金壇工廠的投產(chǎn),對(duì)車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的先行先試的積極示范意義,標(biāo)志著中國在車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)方向上邁出了第一步,為中國動(dòng)力電池行業(yè)建立車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)極好的參考樣本。
當(dāng)前,隨著白名單取消,外資競(jìng)品已經(jīng)開始瘋狂涌入,補(bǔ)貼退坡帶來的市場(chǎng)需求壓力進(jìn)一步加大,國內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)面臨著內(nèi)憂外患,淘汰賽正在加劇。但是,動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)事關(guān)中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,事關(guān)我國能源戰(zhàn)略的國際競(jìng)爭(zhēng)力。建立車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)的緊迫性正在日益顯露,市場(chǎng)呼喚更多符合汽車需求的高品質(zhì)動(dòng)力電池,中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)需要更多能生產(chǎn)車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池的車規(guī)級(jí)電池工廠。
當(dāng)然,車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)必然是個(gè)艱巨的系統(tǒng)工程,這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要全產(chǎn)業(yè)鏈各方專家和人才共同為之努力,辛苦但值得。王子冬指出:建立車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于行業(yè)來說,將引領(lǐng)行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展,避免資源浪費(fèi)/低端產(chǎn)能重復(fù)建設(shè),有效解決和減少安全事故,提升產(chǎn)品質(zhì)量。而對(duì)整個(gè)新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈來說,將利于研發(fā)資源的整合,縮短產(chǎn)品研發(fā)周期,降低生產(chǎn)成本和產(chǎn)品成本,形成更加可靠的供應(yīng)體系,保證產(chǎn)品的一致性。還有助于推動(dòng)我國能源產(chǎn)業(yè)升級(jí),提升中國能源產(chǎn)業(yè)在國際市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。