讓世界看到中國速度 寧德時(shí)代造零事故電池

    伴隨著(zhù)國內新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，加上政策的扶持，國內動(dòng)力電池行業(yè)正成為新的“風(fēng)口”，資本不斷涌入，其中不乏混水摸魚(yú)者。當前中國動(dòng)力電池企業(yè)雖多，但產(chǎn)能普遍低下，且大多數企業(yè)技術(shù)實(shí)力薄弱、研發(fā)能力差，呈現小而散的格局，能與國外電池企業(yè)展開(kāi)正面競爭的屈指可數。寧德時(shí)代(簡(jiǎn)稱(chēng)：CATL)就是其中之一。

    CATL是目前國內唯一一家為國際品牌乘用車(chē)提供動(dòng)力電池的企業(yè)。但一直以來(lái)，CATL都因其低調的態(tài)度不為外界所了解，這家年輕的“黑馬”企業(yè)究竟是什么來(lái)頭？新浪汽車(chē)將為你解開(kāi)其神秘面紗。

    “黑馬”正在崛起

    CATL成立于2011年，由于A(yíng)TL母公司對動(dòng)力電池投入的猶豫，2012年底ATL的部分管理層和民族資本結合創(chuàng )立了寧德時(shí)代，ATL當時(shí)也投資了少量股權。

    在2013-2015年間，ATL陸續向CATL出售了部分動(dòng)力電池資產(chǎn)、業(yè)務(wù)與在CATL的股權，CATL成為純中資企業(yè)。2015年，CATL作為重點(diǎn)企業(yè)首批入選工信部《汽車(chē)動(dòng)力蓄電池行業(yè)規范條件》企業(yè)目錄，同年全球車(chē)用鋰電池產(chǎn)量位列第三。2016年，CATL成功申報由科技部主導的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃新能源汽車(chē)專(zhuān)項和工信部主導的國家智能電網(wǎng)專(zhuān)項。

    2015年，CATL擠進(jìn)全球車(chē)用鋰電池產(chǎn)量排行榜上，與松下、比亞迪名列前三。如此快速的發(fā)展也得到了國內外新能源產(chǎn)業(yè)的關(guān)注。

    安全、安全、還是安全

    新能源汽車(chē)自燃事故不斷，安全對于動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)是最大的問(wèn)題之一，據介紹，CATL從成立至今，一直保持著(zhù)零安全事故的記錄。那么CATL究竟是如何做到的呢？

    CATL的安全理念是電池全生命周期安全。一是全過(guò)程，從電池的量子動(dòng)力學(xué)仿真分析出發(fā)，從機理分析、電池材料選擇和設計、電芯設計、電池系統設計到制造全過(guò)程都必須進(jìn)行安全管控；二是全方位，電池系統安全包括電氣安全、功能安全、機械安全和化學(xué)安全。

    做出好的電池系統產(chǎn)品，CATL主要依賴(lài)三大關(guān)鍵技術(shù)：電芯技術(shù)、成組技術(shù)和BMS技術(shù)。在這三大技術(shù)構成的鐵三角中，電芯決定是否安全的“基因”，成組技術(shù)提供電池系統強壯的身體，BMS管理技術(shù)提供電池系統“智慧的大腦”。 CATL經(jīng)過(guò)多年堅持不懈，嚴格把控電池設計、驗證和生產(chǎn)的每個(gè)流程，努力把電池系統安全做到最好。

    在電池系統的設計上，CATL會(huì )先做模擬仿真，后做測試評估。仿真覆蓋微觀(guān)到宏觀(guān)，內容包括量子動(dòng)力學(xué)、機械結構拓撲優(yōu)化、形貌優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、產(chǎn)熱分析、防熱失控、熱場(chǎng)分布、模態(tài)、振動(dòng)疲勞、沖擊、石擊等。通過(guò)電化學(xué)仿真、熱和流體仿真、結構仿真來(lái)識別設計關(guān)鍵參數，優(yōu)化設計方案、評估性能和可靠性指標。這些方法對保障產(chǎn)品開(kāi)發(fā)質(zhì)量、縮短開(kāi)發(fā)周期，以及滿(mǎn)足客戶(hù)技術(shù)需求都起了非常重要的支持作用。

    在保障電池可靠性方面，CATL從系統層層分解，從最小零部件，逐層去分析失效模式和失效率。根據失效率的“浴盆曲線(xiàn)”模型，所有的產(chǎn)品在早期失效率會(huì )比較高，使用中期失效率會(huì )下降，到晚期老化時(shí)又會(huì )升高。CATL作為電池廠(chǎng)家，盡力把產(chǎn)品的早期失效控制在出廠(chǎng)前，使用戶(hù)在使用期間的失效率降到最低，在老化衰老期失效率增加時(shí)，電池系統依靠診斷、預測，指導維護使用，最終使動(dòng)力電池壽命達到最高。

 為了科學(xué)有效評估電池的使用壽命(耐用)， CATL還建立了一套成熟的壽命預測模型。通過(guò)3個(gè)月的測試數據，可預測電池包系統十年甚至更長(cháng)的使用壽命。寧德時(shí)代2011年投入使用的純電動(dòng)大巴，累計行駛18萬(wàn)公里，實(shí)際能量壽命衰減落在95%的置信區間。

    “除了科學(xué)的安全理念、嚴謹的開(kāi)發(fā)流程，一套完整的測試驗證體系在保障電池包安全時(shí)同樣必不可少?！癈ATL測試驗證負責人王宇曦介紹，CATL的產(chǎn)品不僅按照國家標準通過(guò)了針刺、火燒、電化學(xué)、高壓、碰撞以及極端寒冷、極端炎熱等試驗，還通過(guò)了C-NAS認證。同時(shí)，因汽車(chē)電子設備的電磁兼容性能在國內日益受到重視，CATL耗資千萬(wàn)建立了電磁兼容實(shí)驗室以應對在自主研發(fā)過(guò)程中遇到電磁兼容技術(shù)難題。

    目前，CATL動(dòng)力電池測試中心具備美國、德國、國產(chǎn)的門(mén)類(lèi)齊全的先進(jìn)電池檢測設備。測試中心可依照國家頒布的電動(dòng)車(chē)電池相關(guān)標準，歐美日等發(fā)達國家的國際標準、法規，世界主要汽車(chē)企業(yè)的企業(yè)標準進(jìn)行測試?？梢詫Ω鞣N規格的電池單體、電池模組、電池包電池系統進(jìn)行測試評價(jià)，包括電池性能測試、壽命測試、環(huán)境可靠性測試、安全測試等，測試能力覆蓋范圍最廣。 2017年，CATL將建成國家級的工程研究中心。

    對于動(dòng)力電池而言，單體比能量提高僅僅是性能優(yōu)越的一方面，更重要的是所有單體電池的高度一致性，要提高產(chǎn)品一致性，智能化、自動(dòng)化的生產(chǎn)模式必不可少。

    目前，CATL投資數十億元建立智能化、自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)，該產(chǎn)線(xiàn)在“智慧工廠(chǎng)”和工業(yè)4.0信息物理融合系統CPS的指導下，實(shí)現了高度的自動(dòng)化。廠(chǎng)區內使用了大量的高科技機器人、中控系統、在線(xiàn)檢測設備和信息追溯系統，以做到“生產(chǎn)數據可視化”、“生產(chǎn)過(guò)程透明化”、“生產(chǎn)現場(chǎng)無(wú)人化”。

    在CATL車(chē)間現場(chǎng)可以看到：車(chē)間內的AGV自動(dòng)搬運材料和為設備喂料，機械手自動(dòng)拆盤(pán)碼盤(pán)，RGV輸送線(xiàn)來(lái)回穿梭于庫房和線(xiàn)邊，中控系統指導每個(gè)子設備智能有序的完成裝盤(pán)、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(dòng)作失誤對產(chǎn)品品質(zhì)的影響，實(shí)現了工廠(chǎng)的自動(dòng)化、智能化、數字化、高效化。

    “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(gè)制造過(guò)程需要對環(huán)境控制。采取高精度和穩定的設備，對電池生產(chǎn)環(huán)節的每個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行嚴格而有效的監控控制，減少電池的差異性，從而提升電池的質(zhì)量。智能化的生產(chǎn)線(xiàn)不僅能夠提高動(dòng)力電池的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，為企業(yè)節約成本和生產(chǎn)周期，還能最終破解動(dòng)力電池一致性的難題?！艾F場(chǎng)負責人介紹。

    除了前期非常強調設計和生產(chǎn)安全，CATL還格外關(guān)注產(chǎn)品應用安全，即“呵護”。目前，CATL有一套遠程監控系統及時(shí)預警安全隱患，使產(chǎn)品安全的問(wèn)題大大的減少。這套監控系統配合CATL整個(gè)售后服務(wù)市場(chǎng)、市場(chǎng)追溯包括未來(lái)的梯次利用，保證了產(chǎn)品全生命周期實(shí)時(shí)監控和安全維護。

    “有條件”的合作

    據介紹，CATL建立了動(dòng)力電池和儲能系統研發(fā)制造基地，擁有材料、電芯、電池系統、電池回收的全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)，得到國內外市場(chǎng)的認可，不僅與北汽新能源、長(cháng)安汽車(chē)、吉利汽車(chē)、上汽集團等國內車(chē)企合作，同時(shí)CATL還為華晨寶馬提供動(dòng)力電池?，F場(chǎng)據CATL總裁黃世霖透露，CATL目前已和歐洲三家知名車(chē)企達成合作意向，將為他們旗下的新能源車(chē)提供合作開(kāi)發(fā)的鋰電池。

CATL總裁黃世霖（左）

    但對于合作伙伴的選擇，黃世霖有自己的標準，他認為，動(dòng)力電池是非常特殊的一個(gè)產(chǎn)品，使用產(chǎn)品的技術(shù)也是有一定的參差，如果使用不當就很容易出現安全事故。因此在給客戶(hù)做配套的時(shí)候，將會(huì )非常關(guān)注客戶(hù)如何使用產(chǎn)品，車(chē)企如果存在不當的使用情況，CATL有可能拒絕向其供貨。

    加快技術(shù)與產(chǎn)能升級

    《節能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖》表示，到2020年，純電動(dòng)汽車(chē)電池單體能量密度高于350 Wh/kg，純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池系統成本低于1元/Wh。要完成如此宏偉的目標，似乎并不簡(jiǎn)單，在采訪(fǎng)中黃世霖表示，CATL研發(fā)團隊已經(jīng)趨于成熟，CATL有信心在2020年實(shí)現國家對動(dòng)力電池的要求。

    黃世霖介紹道，目前鋰電池的發(fā)展方向就是不斷地追求能量密度，鋰電池理論上可達到700瓦時(shí)/公斤，如何去靠近這個(gè)理論極限，并在2025年達到500瓦時(shí)/公斤的能量密度，是需要整個(gè)行業(yè)思考的問(wèn)題。

    做好電池的研發(fā)除了技術(shù)積累，更需要大規模的投入，目前，CATL已經(jīng)進(jìn)行了兩輪融資，黃世霖表示，目前CATL產(chǎn)能已達到100億，計劃到2020年投入300億進(jìn)行研發(fā)和產(chǎn)能升級，形成50G瓦時(shí)的有效產(chǎn)能。CATL希望可以找到更多的資金支持，加快研發(fā)、生產(chǎn)進(jìn)程。