建立動(dòng)力電池行業(yè)“車(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”刻不容緩

近日，“車(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”成為動(dòng)力電池行業(yè)熱烈討論的話(huà)題。話(huà)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(chǎng)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(chē)規(guī)級(jí)AI智能動(dòng)力電池工廠(chǎng)”的特點(diǎn)并首次系統(tǒng)闡述了蜂巢能源理解和踐行的“車(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”。世界汽車(chē)組織第一副主席、中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟理事長(zhǎng)董揚(yáng)高度肯定了蜂巢能源率先踐行“車(chē)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(chē)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(lái)積極參與車(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的建立。“車(chē)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(chē)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(chē)規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)的專(zhuān)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(guó)工程院院士吳鋒、中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)王子冬、中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)新能源分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)/清華大學(xué)車(chē)輛工程系教授田光宇、中國(guó)物理與化學(xué)電源協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)劉彥龍、國(guó)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(zhuān)家，以及東風(fēng)、蔚來(lái)、長(zhǎng)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(guò)深入探討，參會(huì)者一致認(rèn)為我國(guó)的車(chē)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(zhuān)家們的觀(guān)點(diǎn)飽含著對(duì)動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展格局和未來(lái)趨勢(shì)的深入洞察。

新能源汽車(chē)在全球已經(jīng)成為大勢(shì)所趨，而中國(guó)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(guó)純電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)75萬(wàn)輛，穩(wěn)居世界第一。國(guó)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(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》(征求意見(jiàn)稿)的要求，我國(guó)計(jì)劃到2025年實(shí)現(xiàn)新能源汽車(chē)新車(chē)銷(xiāo)量占比達(dá)到25%左右。電動(dòng)汽車(chē)將是新能源汽車(chē)市場(chǎng)的主力軍。

受益于中國(guó)成為全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)，我國(guó)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(guò)剩、發(fā)展不均衡的問(wèn)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(chē)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(chē)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(guó)內(nèi)外媒體報(bào)道的電動(dòng)汽車(chē)安全事故與電力電池相關(guān)的就達(dá)到40余起。

這些問(wèn)題充分說(shuō)明了我國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)的大而不強(qiáng)，而這與我國(guó)在該領(lǐng)域長(zhǎng)期以來(lái)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(zhǎng)直接相關(guān)。

研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，王子冬在演講中指出：“中國(guó)鋰電池行業(yè)最早從消費(fèi)類(lèi)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(chē)用動(dòng)力電池要低很多，更無(wú)法滿(mǎn)足新能源車(chē)對(duì)動(dòng)力電池的要求。目前，國(guó)內(nèi)外車(chē)規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)存在空白，隨著國(guó)內(nèi)新能源車(chē)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(zhǎng)，消費(fèi)者對(duì)于新能源車(chē)用動(dòng)力電池的安全、能量密度和性能提出了越來(lái)越嚴(yán)苛的要求，而外資動(dòng)力電池企業(yè)在華設(shè)廠(chǎng)、白名單保護(hù)政策和補(bǔ)貼逐步取消的緊迫形式下，國(guó)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(chē)規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)”。

劉彥龍也表示：“消費(fèi)類(lèi)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(chē)同壽命，這是非常高的要求。制定車(chē)規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)，很有必要。”

車(chē)規(guī)級(jí)動(dòng)力電池有何不同?

那么，到底什么是車(chē)規(guī)級(jí)鋰電池動(dòng)力電池?按照傳統(tǒng)汽車(chē)行業(yè)的習(xí)慣，業(yè)內(nèi)將符合汽車(chē)使用需求的零部件定義為車(chē)規(guī)級(jí)(產(chǎn)品);而“中國(guó)車(chē)規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)”，可以看做是圍繞新能源車(chē)屬性及其使用場(chǎng)景,針對(duì)新能源整車(chē)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(mǎn)足車(chē)規(guī)級(jí)原材料、車(chē)規(guī)級(jí)制造控制、車(chē)規(guī)級(jí)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)、車(chē)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(chē)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(lái)說(shuō)，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(chē)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(chē)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(lèi)電子不會(huì)遇到的問(wèn)題。

再如可靠性要求，消費(fèi)類(lèi)電子的設(shè)計(jì)使用壽命一般在2、3年左右，消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品用個(gè)4、5年已經(jīng)算是超期服役了，但汽車(chē)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(lèi)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(chē)要求很高，希望電動(dòng)汽車(chē)像燃油車(chē)那樣動(dòng)力持久充沛，還要像燃油車(chē)加油那樣幾分鐘充滿(mǎn)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(lái)不會(huì)遇到的需求。

由此不難理解，汽車(chē)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(shuō)車(chē)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(guò)程按照汽車(chē)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(guó)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(lèi)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(chē)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(lèi)電池進(jìn)化過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)。

也因此，有前瞻性眼光的企業(yè)在車(chē)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(chē)規(guī)級(jí)工廠(chǎng)的探索意義

作為新勢(shì)力的蜂巢能源，在車(chē)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(chē)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(guò)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(guò)程中，從原材料采購(gòu)、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(chē)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(chǎng)無(wú)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(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)對(duì)潔凈度的控制標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了一萬(wàn)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(guò)程中，濕度的波動(dòng)幅度維持在1%以?xún)?nèi);而在普通的電池工廠(chǎng)內(nèi)，廠(chǎng)房潔凈度的控制一般只需要10萬(wàn)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(guò)1-2%的波動(dòng)幅度。

金壇工廠(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)”利用數(shù)字化工廠(chǎng)的MES系統(tǒng)和設(shè)備在線(xiàn)的AI檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)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(guò)程中超過(guò)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(chǎng)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(chǎng)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(wèn)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(wèn)題，一期效率就達(dá)到0.6秒，并有望在二期工廠(chǎng)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(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)’，我們其實(shí)還有很長(zhǎng)的路要走，但是眼下蜂巢能源的“金壇工廠(chǎng)”，其實(shí)是在動(dòng)力電池“車(chē)規(guī)化”的方向上，給整個(gè)行業(yè)打開(kāi)了一扇門(mén)，雖然“金壇工廠(chǎng)”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(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”的雛形，但“金壇工廠(chǎng)”通過(guò)自己的切實(shí)行動(dòng)，展示了動(dòng)力電池行業(yè)遵從汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，及早針對(duì)新能源車(chē)的使用場(chǎng)景和需求，推出行業(yè)自己的“車(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”的務(wù)實(shí)行動(dòng)。”

金壇工廠(chǎng)率先探索車(chē)規(guī)級(jí)工廠(chǎng)的行動(dòng)得到了行業(yè)專(zhuān)家的高度評(píng)價(jià)?？梢哉f(shuō)，金壇工廠(chǎng)的投產(chǎn)，對(duì)車(chē)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(guó)在“車(chē)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(guó)動(dòng)力電池行業(yè)建立車(chē)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(kāi)始瘋狂涌入，補(bǔ)貼退坡帶來(lái)的市場(chǎng)需求壓力進(jìn)一步加大，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)面臨著內(nèi)憂(yōu)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(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，事關(guān)我國(guó)能源戰(zhàn)略的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。建立“車(chē)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(chē)需求的高品質(zhì)動(dòng)力電池，中國(guó)的新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)需要更多能生產(chǎn)車(chē)規(guī)級(jí)動(dòng)力電池的車(chē)規(guī)級(jí)電池工廠(chǎng)。

當(dāng)然，“車(chē)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(zhuān)家和人才共同為之努力，辛苦但值得。王子冬指出：“建立車(chē)規(guī)級(jí)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于行業(yè)來(lái)說(shuō)，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(chē)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)說(shuō)，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(guó)能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)，提升中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力”。