動力電池制造如何繞開“技術空心化”

12月5日，由中國電動汽車百人會組織發(fā)起的“動力電池技術升級與產業(yè)鏈研究”專項課題第三次交流會在清華紫光國際交流中心召開，來自高校、科研院所、企業(yè)的60余名嘉賓圍繞“動力電池設計、工藝及裝備”展開討論。

業(yè)界一致認為，動力電池工藝與設備企業(yè)要走高端化和國際化路線，制定大規(guī)模智能制造的路線圖，研究制造工藝、方法和標準，謹防動力電池制造的“技術空心化”。

設備企業(yè)要向高端化和國際化靠攏

新能源汽車快速發(fā)展帶動鋰電池紛紛擴產，鋰電池設備的需求在2015年下半年開始爆發(fā)。鋰電池設備最早出現(xiàn)在日本和韓國，近年來，隨著中國電池企業(yè)的市場份額不斷提高，國產設備市場占有率也在大幅度提高。目前鋰電池設備國產化替代已經達到50%，預計2020年將提高到80%。

與會專家表示，國內設備主要不足存在于配料系統(tǒng)、涂布機、分切機、裝配線、物流倉儲系統(tǒng)、生產制造系統(tǒng)、在線監(jiān)控系統(tǒng)等方面。

中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高認為，市場規(guī)模的快速增長，需要對材料體系優(yōu)化，根據(jù)材料的特性制定制造工藝需求。此外，產品市場終端提出越來越嚴格的要求，自動化程度可能跟國外先進水平還有差距。

比亞迪第二事業(yè)部儲能及汽車電池工廠總經理沈晞指出，對動力電池設備的開發(fā)應圍繞“四高”、“兩大”進行。其中，“四高”是指設備必須高可靠性、高精度、高效率、高度自動化。“兩大”是指設備開發(fā)應基于大規(guī)模生產，在可量產的前提下進行設備的整合和優(yōu)化；其次，設備開發(fā)應該是大系統(tǒng)的集成，將整個大系統(tǒng)進行有機串聯(lián)，才能把電池生產的各環(huán)節(jié)都把控好。

鋰電池自動化設備直接決定了電芯性能的好壞，目前國內外設備的競爭主要集中在電芯和尖端設備。目前國產設備在中后段已經達到日韓領先企業(yè)水平，一批國產領軍企業(yè)已經涌現(xiàn)，并不斷進行市場整合和產業(yè)布局。

無錫先導科技有限公司董事長王燕清指出，對于國產設備來講，高端化、智能化、國際化是發(fā)展方向。

業(yè)內專家表示，除了打造動力鋰電池的龍頭企業(yè)外，也要著力打造生產裝備的龍頭企業(yè)，加大對龍頭企業(yè)在技術改造、研發(fā)創(chuàng)新方面的扶持力度。作為龍頭企業(yè)，要加大全產業(yè)鏈的覆蓋，進行并購整合，追求規(guī)模效應。

政府可以提供在政策法規(guī)、融資渠道方面的支持，以及專向資金的補貼。企業(yè)要加大研發(fā)投入，走國際化路線，快速學習國外先進企業(yè)的經驗。當然不是說照搬照抄，還是要堅持自主研發(fā)，掌握自主知識產權，以中后端推動前端設備的技術進步和提升。

標準化是實現(xiàn)動力電池智能制造的前提

清華大學鋰離子電池實驗室主任李建軍認為，現(xiàn)在電動車或者儲能系統(tǒng)電池都是大規(guī)模的串并聯(lián)系統(tǒng)，對電池制造工藝、技術水平及控制提出了更高要求。

鋰離子的工藝非常復雜，工序非常繁多，而且每道工序對電池的性能都有影響。整個制造過程需要對環(huán)境控制，而且生產要更加科學、合理、標準化，減少人為操作。另外，采取高精度和穩(wěn)定的設備，對電池生產環(huán)節(jié)的每個節(jié)點進行嚴格而有效的監(jiān)控控制，減少電池的差異性，從而提升電池的質量。

吉陽智能科技有限公司董事長陽如坤介紹，從控制過程角度來管理，無外乎四個方面：定點控制、異物管理、適度管理、在線監(jiān)控。有些新技術可以引進來，比如通過濺射工藝制造固態(tài)電池、激光模切、疊片式卷繞，高速組裝技術等。

陽如坤指出，目前動力電池是1MWh為一條生產線，存在著合格產能低、一致性差、安全性差、維護麻煩、成本高等問題。未來是一條生產線需要1GWh到5GWh，在原來基礎上增長了1000倍甚至幾千倍，為實現(xiàn)這一目標，除了需要大規(guī)模制造外，智能化制造是其重要解決途徑。

業(yè)內專家分析，我們的動力電池制造現(xiàn)在還處在“初級智能”階段，合格率整個行業(yè)里面大概是90%。未來希望通過智能制造，把整個電池的合格率提高到99%以上。

關于大規(guī)模智能制造的實現(xiàn)路徑，業(yè)內專家表示，從尺寸、產能、數(shù)字化、全過程的監(jiān)控，到制造過程的一體化，還有設備互聯(lián)、互通、互操作，要做很多工作。

動力電池的制造朝著智能化方向發(fā)展，主要分為三個階段。第一階段是要實現(xiàn)自動化工廠，各個工序段實現(xiàn)自動化工程降低人工成本。第二階段是實現(xiàn)數(shù)字化工廠，有綜合的分析能力，使生產的決策更加快速、準確。第三階段是智能工廠，把現(xiàn)成的資產、資源、基礎設施跟數(shù)字化的流程相結合，實現(xiàn)業(yè)務的進一步優(yōu)化。

業(yè)內專家普遍認為，標準化生產是動力電池智能制造的先決條件。國軒高科工程研究院常務副院長楊續(xù)來指出，電芯的標準化生產涉及到從前端的制造設備標準化，到后期的PACK設備標準化。福建星云電子股份有限公司副總經理劉震則認為，電芯、電池包在設計、工藝等方面實現(xiàn)標準化，是目前實現(xiàn)動力電池大規(guī)模制造的前提條件。而他也表示，目前很多動力電池生產設備都沒有實現(xiàn)標準化，這對于設備制造企業(yè)而言，也耗費了過多的成本和精力。

大規(guī)模制造是動力電池的生產走向

我國電動汽車產業(yè)發(fā)展迅猛，對動力電池的需求量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，到2020年電動汽車保有量預計達到500萬輛。劉震表示，如果動力電池系統(tǒng)不實現(xiàn)大規(guī)模制造，將無法滿足這一需求。

大規(guī)模制造是生產方向，也是降低成本、提高品質的主要途徑，其核心是自動化的裝備、過程檢測系統(tǒng)、生產制造的執(zhí)行系統(tǒng)，包括MES系統(tǒng)。

劉震認為，目前實現(xiàn)大規(guī)模制造面臨諸多問題，如動力電池系統(tǒng)生產仍以半自動化為主；電池系統(tǒng)生產企業(yè)和自動化裝備企業(yè)的磨合還不夠，產業(yè)鏈協(xié)作不夠；電池模組設計驗證不充分，很多沒有經過系統(tǒng)的評價測試階段；電池模組關鍵工藝設計不成熟，驗證不夠充分，并且一次通過率低等。實現(xiàn)大規(guī)模制造需要電池企業(yè)、BMS研發(fā)企業(yè)、電池包系統(tǒng)企業(yè)、裝備企業(yè)、整車企業(yè)等產業(yè)鏈的協(xié)力合作。

中國電子科技集團公司第十八研究所主任肖成偉認為，對于大規(guī)模的工藝裝備，要看它的自動化程度，包括工藝、生產、裝備的可靠性，控制的精度等。

此外，MES系統(tǒng)是所有現(xiàn)代化制造必不可少的。裝備企業(yè)目前很難做就在于所有的裝備基本上都是“非標”的，做一條生產線前期溝通可能要花半年時間，制造過程再花費半年時間，一年可能只做一條線。如果花了大量人力、物力，成本就很高。假如現(xiàn)在自己來做模組研發(fā)，我?guī)湍阍O計，設計好以后所有的專利授權給你，你來買我的生產線。比如，這個公司提供電芯，另外一個公司做PACK或者BMS，我有模組，大家共同合作把這個事情做下去。

謹防動力電池制造的“技術空心化”

電動汽車百人會理事長陳清泰分析，進入上世紀90年代后，動力電池有了比較快的發(fā)展，看到了希望，所以大家很快把注意力聚焦到電動車上，這又促進大家廣泛研究動力電池。動力電池有一個“正反饋”的過程，所以進步比較快。

我國電動汽車已經上升到國家戰(zhàn)略，產銷量在全球都是領先的。但最近很多發(fā)達國家開始發(fā)力了，包括德國、歐洲、日本，戰(zhàn)略上都在做調整。這些國家大的汽車公司一旦開始發(fā)力，對我國電動汽車將會產生什么樣的影響，很值得關注。

捷威動力副總王馳偉認為，韓國、日本做設備特別專注，他們對設備的理解非常透徹，動力電池工藝制造也要有這種戰(zhàn)略定力和市場定力。

陳清泰指出，他最擔心的就是電動汽車產銷量上去了，但這個產業(yè)仍是技術空心化的狀態(tài)，太危險了。從新能源汽車的角度來看，不要重復燃油車走過的道路；電動車的發(fā)展過程要在起點上就有實實在在的、自己的核心技術，而不再重復“技術空心化”的過程。他認為國內企業(yè)有機會，但這個機會大概只有3年或5年的時間，因為國外大的汽車公司在任何一種路線上都有足夠的儲備。

陳清泰認為，很多人談論產業(yè)的專注，我國需要小型巨人，領域不需要跨得很大，但在這個領域里誰也比不過你，這就是你的競爭力，這就是你的希望。

業(yè)內專家普遍認為，不論是電池企業(yè)、裝備企業(yè)，都不要為產能困擾，要把主要精力投入在核心技術上，盡力把質量搞上去，這涉及到一系列的管理，包括裝備、工藝等。把真正核心技術掌握住，把核心競爭力建起來，并不需要有300GW、500GW的產能等在那兒，等在那兒就是落后的生產能力。我國產業(yè)處在進步的過程中，如果生產能力是超前的，產前的這部分將來肯定是落后的，力爭能夠成長出具有全球競爭力的公司。

“我國對動力電池的需求量前所未有，應抓住機遇，將主要精力用于提高核心技術及產品質量，在這一過程中提升核心競爭力。”陳清泰強調。

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