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財經國家周刊丨動力電池的中國自信

2018-03-01| 來源:財經國家周刊

丨“小小電池方寸之間有很多需要研究,我們要帶著敬畏之心去做。”

作為我國(guo)戰略新興(xing)產(chan)業之一,近年來,新能源(yuan)汽車受到國(guo)家政策的大力扶(fu)持(chi)。目前,我國(guo)新能源(yuan)汽車已在(zai)全球形成先發優勢,產(chan)業規模持(chi)續擴大,2017年,我國(guo)新能源(yuan)汽車產(chan)銷(xiao)量分別達到79.4萬(wan)(wan)輛和(he)77.7萬(wan)(wan)輛,同比增長(chang)53.8%和(he)53.3%。


而作為新能源汽車“心臟”的動力電池也在乘勢而上。2017年,我國新能源汽車動力電池總配套量超370億瓦時,再次成為全球最大的動力電池應用市場。


高速增長后,動力電池行業也開始暴露出產能結構性過剩、產品結構有待優化、產品質量亟待提升等一系列問題。


工業和信息化部部長苗圩在“中國電動汽車百人會論壇(2018)”表示,從動力電池來看,高端產品與國外的差距不大,但產業整體創新能力還不夠強。在先進技術研發、產品的一致性保障以及國際化發展方面,與跨國企業相比仍存在不小的差距。


業內專家也普遍認為,提升核心技術能力、加速智能升級,是推動動力電池產業高質量發展的根本舉措。


“這幾年電池企業發展參差不齊,不過這也是一個去蕪存菁的過程。”深圳市比克動力電池有限公司(下稱“比克電池”)戰略規劃中心副總裁李丹對《財經國家周刊》記者表示。


2017年,比克電池產能達8GWh,銷量3.5億顆,動力電池裝機總電量排名全國前五,三元領域全國排名第二。


面對不斷嚴苛的動力電池行業規范條件以及退坡的補貼政策,國內電池企業在經歷“瘋狂”擴張后,將面臨加速整合。國外電池企業的全方位競爭,也將帶來巨大壓力。


但是比克電池并不擔心。“現在我們的電池與國外相比并不差,甚至有的方面性能還更優越。隨著技術不斷研發,未來大有可能超過它們。”比克電池企管中心副總裁李鳳梅表示。


博弈能量密度

只要提及動力電池,繞不開的一個話題,就是如何提升它的能量密度。


中國汽車工程學會編制的《節能與新能源汽車技術路線圖》已明確未來動力電池的發展規劃:2020年,電池能量密度達到300Wh/kg;2025年,電池能量密度達到400Wh/kg;2030年,電池能量密度達到500Wh/kg。


科技部部長萬鋼在“中國電動汽車百人會論壇(2018)”表示,未來新能源汽車產業需要更進一步提升“三電”的核心基礎,加大對于高密度能量、高能量密度動力電池等各方面的基礎研究、應用研究和系統集成的創新。


由此可見,高比能量動力電池將是產業研發的重點,而高鎳三元體系等高比能量動力電池,成為很多電池企業布局的主要方向。


未雨綢繆,早在2006年,比克電池就在新能源汽車動力電池領域進行技術研究,成為國內首批進軍三元圓柱動力電池領域的企業之一,同年建成國內第一條18650電池自動化生產線。


在李鳳梅看來,由于圓柱電池的對稱式結構,在受熱、擠壓、散熱、撞擊的時候,釋放比較均勻,在保證安全性方面更有優勢。2009年,比克電池生產出供給車廠的第一代產品———裝載在寶馬MINICOOPER轎車的18650圓柱電池。


如今,比克電池的18650圓柱電池可達2.75AH,循環壽命達1千次后電池衰減不超過20%。“毫不謙虛地說,我們就是中國圓柱電池第一企業。”李鳳梅表示。


動力電池如此注重能量密度問題,根本原因就是為解決新能源汽車的痛點——續航里程。


尤其一到冬天,北方寒冷地區的新能源汽車,如何克服低溫環境下掉電快、續航里程短等問題,是動力電池行業必須邁過的門檻。


但要知道,這并不是單純提升動力電池能量密度就能解決的問題。


李鳳梅對記者表示,通過技術手段,讓電池不掉電并不是問題。但在保證安全第一的前提下,必須犧牲一部分電量做電池維護,如何在開發過程中同時兼顧產品安全性,需要與整車廠在研發過程中在車體結構輕量化設計、高低溫配合策略方面充分溝通。


中國電動汽車百人會理事長陳清泰也認為,現在不能把續航里程全都推給電池,電動車自身也要做工作,要輕量化、節能化,以此來提高性價比、安全性。


守住安全防線

如果沒有安全,一輛車跑得再遠再快也沒有任何意義。


“電動汽車高比能量動力電池的發展,安全永遠是第一位的。”中國電動汽車百人會執行副理事長歐陽明高表示。比克電池制造中心負責人李魁宏向記者表示:“動力電池不能夠‘討論’的問題,就是安全性。”


為了保障電池安全性,從制造完成至送到客戶手中,比克電池一共有三次質量把關:電池成型之后做第一層檢測;在40-60度的環境靜置3天后,做第二道電阻、電壓的檢測;常溫放在靜置房間4天后,再進行第三次檢測。


“三次檢測安全是前端很重要的管控體系,要盡可能把所有問題留在生產者這端,不流向客戶一端。” 李魁宏表示。為了強化原材料的安全性,比克電池在國內獨立開發正極保護添加劑,并引進負極陶瓷涂層和陶瓷隔膜,提升電芯的熱安全性、高溫循環性能,減少熱放量。


動力電池的生產制造涉及整個電池系統,包括高壓電氣系統、熱管理系統、安全系統等,需要動力電池企業有極高的生產一致性標準。


生產一致性不僅僅體現在生產過程,還包括穩定可靠的采購供應管理。據李鳳梅介紹,與比克電池合作的供應商超過10年以上的有35家,覆蓋了正極、負極、隔膜紙、電解液等國內外的材料供貨商。


2010年起,搭載了比克電池的北汽迷迪新能源汽車,平均單車行駛里程均已超過20萬公里,最長的單車行駛里程超過40萬公里,電池方面沒有出現明顯衰減,全部車輛沒有發生過一起因電池導致的安全事故。


比克電池供應整車廠商的3Gwh以上18650電芯,也全部沒有出現任何質量問題。其更是唯一一款通過江淮研究院針刺試驗、短路試驗等眾多極端安全試驗的產品,協助江淮通過系統熱失穩的嚴格測試要求,并成為江淮iEV7S的動力電池供應商。


目前,比克電池正在開發一種類似“尿不濕”的凝膠態電池,這是一種高分子三維結構,當發生電動汽車碰撞時可以保障電解液不滲透,大幅提高安全性。


智造突破口

隨著智能制造上升為國家重要戰略,動力電池行業也逐漸邁入2.0時代。


面對競爭,國內動力電池產業必須從產能擴張轉到提質增效上來,而布局自動化、智能化生產,則成為占據未來市場的關鍵一環。


作為最早布局新能源汽車鋰電池的企業之一,堅持智能升級制造,是比克電池保持先發優勢的重要舉措。


2017年10月,比克電池的新能源汽車動力電池智能工廠試點示范項目,正式入選2017年智能制造試點示范項目名單,成為入選的六家企業之一。


目前,在比克電池深圳和鄭州的生產車間里,已經部分工序可以做到“黑燈工廠”:關燈走人,把工廠交給機器,工廠運營幾乎可以實現完全自動化。


成立于2013年的比克電池鄭州生產基地,作為國內第一個采用全自動進口設備的電池生產基地,其18650圓柱電芯產線采用全套進口自動化設備,車間內互聯互通,通過工業大數據平臺即可實現企業智能管理和決策,每條產線僅需50名工作人員操作運轉,生產速度達單條130顆/分鐘,整個車間可日產電芯100萬只。


李丹表示,智能化生產線讓生產效率提高116%,產品升級周期縮短33%,產品良品率提升5%,同時還降低15%的能耗。今后高速產線的生產速度將達到單條220顆/分鐘,比克電池2018年產量將達12Gwh。


為了讓新能源汽車電池實現全生命周期的管理,比克電池還實行編碼制度。


“未來我們會積極與政府部門對接,方便政府部門跟整個新能源汽車的數據交換,電池是哪一個工廠生產的,下一個環節流向哪里,都是可以通過大數據知道的,到動力電池回收環節時會發揮重大作用。”李丹說。


探路電池回收

加快動力電池回收利用,是發展新能源汽車產業的一個重大課題。


中南大學教授李薦認為,從資源角度來看,我國在重要材料上依靠進口,尤其是鈷95%都依靠進口,相當于我國沒有保有量,“不回收的話,我們的新能源會搞不下去,問題會很嚴重。”


“對于動力電池回收問題,由于第一批電動汽車運行已經超過20萬公里,已經進入報廢期,因此回收已經迫在眉睫。” 中國工程院院士孫逢春表示。


不過,由于動力電池涉及到重金屬、電解液以及環保問題,對動力電池回收再利用而言,每個環節都至關重要。如包裝運輸過程中,廢舊電池狀態不穩定,可能存在破損、漏液等情況,如果沒有進行封裝和安全處理,很容易造成短路、起火,甚至爆炸。


雖然國家和地方政府都在出臺相關政策,期望加快建設良性產業生態系統的進程,但目前動力電池的回收渠道主要以回收小作坊為主,專業回收公司和政府回收中心較少,體系有待重整。


比克電池則是目前電池回收的積極探路者

據介紹,電池達到使用壽命后,比克電池將對其進行回收,退役的電池將會去船舶廠作為儲能電池開始第二個生命周期。同時比克電池會在工廠會做基站,利用波峰和波谷進行電量儲存。


對于失去使用價值的電芯,比克電池將進行單體拆解,通過萃取等手段回收有價值元素,進行回收再利用及無害化處理,減小對于環境的壓力,同時形成一個產業鏈閉環。


“這是能為社會創造福利的事情,即使不賺錢我們也會堅持去做。”李鳳梅說。


李丹表示,比克電池希望聯合政府部門、整車廠等相關產業,打造一個從電池、整車,到后市場的完善生態鏈條,對動力電池做到物盡其用。


2018年,比克電池將全面升級深圳生產基地,致力在2020年深圳、鄭州兩地產能提高到20GWh,并計劃在3-4年的時間內實現產能“百億夢”。


“小小電池方寸之間有很多需要研究,我們要帶著敬畏之心去做。”比克電池多位負責人表示,接下來的發展重點是繼續布局高端產能,完善電池生產線的智能制造升級。


“中(zhong)國動力電(dian)池(chi)市場潛力巨大,作為本土電(dian)池(chi)企(qi)業(ye),我們要有中(zhong)國自(zi)信(xin),勇敢去做(zuo),為中(zhong)國制造行業(ye)注入(ru)更(geng)多的正能量。”李鳳(feng)梅說。


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