2015年,全球車用鋰電池產(chǎn)量排行榜上,排名前三的品牌分別是松下、比亞迪和寧德時代(簡稱CATL);而在國內(nèi)車用鋰電池市場,比亞迪與寧德時代已經(jīng)形成雙頭并進(jìn)的局面。從趨勢上看,寧德時代大有超越比亞迪搶占國內(nèi)份額第一的機(jī)會。這家成立于2011年的年輕新能源企業(yè),卻保持著車用鋰電池“零事故”的行業(yè)記錄。借2016年寧德時代第二期媒體公開日的參觀機(jī)會,正好可以讓我們一探零事故電池的秘密,以及由此帶來的紅利。
注:由于生產(chǎn)區(qū)域不允許拍攝,故下文提到的生產(chǎn)線參觀內(nèi)容配圖均為官方提供圖片,還望各位網(wǎng)友諒解。
● 核心主線:安全貫穿研發(fā)生產(chǎn)全過程
在電池技術(shù)講座及媒體溝通會上,CATL官方提到最多的字眼就是“安全”。在他們看來,一塊電池即使擁有再高的能量密度,一旦在安全方面出現(xiàn)隱患,前期投入再多的資源都是白費。
電池安全至關(guān)重要,因為動力電池安全的核心,是使用者的安全。
簡單來說,CATL的安全理念是“電池全生命周期安全”:一是全過程——從電池的量子動力學(xué)仿真分析出發(fā),從機(jī)理分析、電池材料選擇和設(shè)計、電芯設(shè)計、電池系統(tǒng)設(shè)計到制造全過程都進(jìn)行安全管控;二是全方位——電池系統(tǒng)安全包括電氣安全、功能安全、機(jī)械安全和化學(xué)安全。
● 先仿真再測試:問題越早暴露越好
這里要著重提一提仿真分析。所謂的仿真分析,就是在生產(chǎn)實物電芯之前,通過建模的方式,在計算機(jī)上仿真模擬電芯在安裝到汽車上使用時可能遇到的各種意外狀況,包括針刺、火燒、電化學(xué)、高壓、碰撞以及極端寒冷、極端炎熱等試驗。下圖演示的就是模擬電芯受擠壓情況下的變化。
總之就是怎么最慘烈就怎么模擬,先讓電芯在計算機(jī)內(nèi)受虐無數(shù)次,繼而得出電芯材料和機(jī)構(gòu)的最佳模式,再進(jìn)行實物測試驗證,最終量產(chǎn)。
● 除了安全,耐久也非常重要
安全,耐久……接下來是不是要說些羞羞的事情?不要想歪了,我們繼續(xù)聊車用鋰電池。實現(xiàn)了安全的目標(biāo)之后,還需要解決的就是電池的耐用可靠性。所以,在安全的前提下,保障電池的可靠性,就顯得順理成章了。
在保障電池可靠性方面,CATL的做法是從系統(tǒng)層層分解,從最小的零部件開始,逐層去分析失效模式和失效率。鋰電池產(chǎn)品有一條“浴盆曲線”去形象地表達(dá)生命周期內(nèi)的失效過程。
從“浴盆曲線”的走向,我們可以看到,所有的鋰電池產(chǎn)品在早期失效率會比較高,使用中期失效率會下降,而到了產(chǎn)品晚期老化時又會升高。
針對這種產(chǎn)品特性,CATL盡力把產(chǎn)品的早期失效控制在出廠前,使用戶在使用電池期間的失效率降到最低,在老化衰老期失效率增加時,電池系統(tǒng)依靠診斷、預(yù)測等方式指導(dǎo)維護(hù)使用,最終使動力電池壽命盡可能地達(dá)到最高。這其中同樣需要把模擬仿真和測試評估相結(jié)合。
在媒體溝通會上,CATL總裁黃世霖就電池可靠性問題,談到了一個例子:CATL現(xiàn)在給歐洲某汽車公司提供的電池,按照他們的使用條件,通過模擬計算出來的數(shù)據(jù)顯示CATL電池是可以用到接近17年,但是客戶只要求達(dá)到8年的使用壽命就可以。在電池可靠性方面,CATL同樣在現(xiàn)有條件下做到了極致。
CATL總裁黃世霖先生(左)提到,CATL內(nèi)部設(shè)置了一個監(jiān)控中心,對所有搭載CATL電池的車輛進(jìn)行電池數(shù)據(jù)實時監(jiān)控,以及時發(fā)現(xiàn)電池的潛在故障。
● 生產(chǎn)線狀況:自動化水平高,干凈程度堪比食品企業(yè)
記得在知乎里面,我看過一個討論電池生產(chǎn)企業(yè)的帖子,里面有個回復(fù)讓我印象深刻:“我在某電池企業(yè)生產(chǎn)線做過一段時間,里面的環(huán)境簡直不是人呆的,臟就算了,還有各種異味,而且吵得人都快聾了!”原以為電池生產(chǎn)線真如這位網(wǎng)友所言般臟亂差,雖說有夸張成分,但實際情況應(yīng)該好不了多少。直到我參觀了CATL的生產(chǎn)線之后,才再次相信,知乎里面還是有很多靠瞎扯裝嗶的人。
在CATL車間現(xiàn)場,我們看到的場景是這樣的:車間內(nèi)的AGV自動搬運材料和為設(shè)備喂料,機(jī)械手自動拆盤碼盤,RGV輸送線來回穿梭于庫房和線邊,中控系統(tǒng)指導(dǎo)每個子設(shè)備智能有序的完成裝盤、掃碼、檢測、分揀……
這種生產(chǎn)模式極大地降低了人員情緒作業(yè)、疲勞作業(yè)和動作失誤對產(chǎn)品品質(zhì)的影響,已經(jīng)實現(xiàn)了“生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化”、“生產(chǎn)過程透明化”、“生產(chǎn)現(xiàn)場無人化”。
● 新產(chǎn)品計劃:開發(fā)快充和高能量密度電池
CATL目前已經(jīng)在開發(fā)高能量密度快充電池,該電池預(yù)計在2018年具有批量生產(chǎn)能力,其主要應(yīng)用領(lǐng)域為乘用車。
除了快充電池,在高能量密度電池方面,CATL的技術(shù)規(guī)劃是2020年之前電池能量密度要做到300Wh/kg,2025年以后,將有進(jìn)一步提高能量密度的規(guī)劃。黃世霖還提到,現(xiàn)有技術(shù)下的電池能量密度的最大值理論上能達(dá)到700Wh/kg,這個提升空間將會是未來的攻堅方向。
● 前景展望:已與歐洲三家知名車企達(dá)成合作意向
目前,CATL已經(jīng)成功打入寶馬供應(yīng)鏈——這個案例CATL在今年首期媒體開放日活動中也有提及,可見合作的重要性程度。
CATL官方還透露了目前已和歐洲三家知名車企達(dá)成合作意向,將為他們旗下的新能源車提供合作開發(fā)的鋰電池。不過,這個信息也僅限于透露,目前仍然處于保密階段,具體的車企名稱依然無可奉告(然而歐洲知名車企除了寶馬也就那么幾家,大家隨便猜猜)。
總結(jié):能在全球車用鋰電池行業(yè)占據(jù)前三的位置,并且仍保持向上的勢頭,CATL并非曇花一現(xiàn)。雖然總部地處福建寧德這一小城市,但“酒香不怕巷子深”,憑借過硬的研發(fā)技術(shù)、先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備、完善的產(chǎn)品安全及可靠性監(jiān)控體系,CATL已成功取得國內(nèi)外多家知名車企的合作訂單。
希望CATL寧德時代,能借新能源汽車的東風(fēng),在國際市場上打響中國品牌的名號——也只有這種靠真正實力打拼的中資企業(yè),才有資格稱為“民族企業(yè)”。
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