中國儲能網(wǎng)訊：在產(chǎn)能相對過剩、競爭格局激烈的2023年，新機遇和新增長所在何處，是擺在動力電池企業(yè)面前的一個重要課題。從行業(yè)頭部公司寧德時代對此課題的思考和實踐中，可以從中借鑒一些方法和經(jīng)驗。
近日，寧德時代首席科學(xué)家吳凱近期在新能源科學(xué)與交通電動化國際論壇上表示，中國動力電池現(xiàn)階段已經(jīng)實現(xiàn)全球領(lǐng)先，如何保持好領(lǐng)先，大家要有統(tǒng)一共識，要讓領(lǐng)先可持續(xù)、要讓發(fā)展可持續(xù)，這要求動力電池企業(yè)具備“新質(zhì)生產(chǎn)力”。
“新質(zhì)生產(chǎn)力”要求新且質(zhì)量高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)力需要大量的資源投入，一般為高耗能；新質(zhì)生產(chǎn)力毫無疑問效率要提高、質(zhì)量要提高。動力電池、新能源產(chǎn)業(yè)研發(fā)涉及到高新材料，第一，生產(chǎn)需要大規(guī)模才有效果，第二，還有高異質(zhì)性，這些特性都決定這個產(chǎn)業(yè)更需要加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力。
在吳凱看來，動力電池在海陸空領(lǐng)域都還有很大的應(yīng)用空間，而電池企業(yè)為抓住機遇，則需要提高生產(chǎn)力的質(zhì)量。
1.全面電動化帶來哪些新機遇？
從海陸空的應(yīng)用來看，首先陸域交通電動化“正在按下加速鍵”。
新能源汽車領(lǐng)域的驅(qū)動有兩個：第一是乘用車滲透率逐年大幅增加，市場已由過去的政策驅(qū)動轉(zhuǎn)變至今日由市場驅(qū)動的新階段。
第二，電動化的車型基本做到全場景覆蓋，如道路客運、城市配送、重載運輸、工程機械等等都可以看到電動化的身影。電池方面，起初主要由中日韓三足鼎立，逐漸地中國已處于大幅領(lǐng)先的階段。最近幾個月，即使把中國市場動力電池全部去掉，只看海外部分的，寧德時代也處在第一的位置。
海域交通情況則是“按下了啟動鍵”。全球船舶的保有量有3500多萬艘，但目前真正認(rèn)證的電動船只有586艘。近年來船用鋰電池的出貨量很大，比如長江、珠江等等都有電動船舶，還有海外新加坡等地也想要船舶的電池的樣品。有機構(gòu)預(yù)測，中國電動船舶到2050年鋰電池的需求量超過11GWh。
第三是空域，只能說“按下了預(yù)備鍵”。近期四部委聯(lián)合發(fā)布了《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要》，為行業(yè)指明發(fā)展路線。寧德時代今年上半年發(fā)布了一款新的凝聚態(tài)電池，單體能量密度能達(dá)到500Wh/kg，這個電池實現(xiàn)電池的高比例和高安全兼得。這個電池不足點在于成本較高，目前只適合于航空領(lǐng)域，公司正在進行民用電動載人機項目的合作開發(fā)。公司航空器的標(biāo)準(zhǔn)和測試都是按照它們的標(biāo)準(zhǔn)做的，也滿足航空器的指南要求。目前第一個已送樣成功，今年年底第二個送樣，從內(nèi)部測試看沒什么問題。
總的來看，動力電池今年應(yīng)該進入“TWh”時代，往年幾百GWh，今年大概到1TWh。按照多家機構(gòu)預(yù)測，動力電池裝機量到2030年會超過5TWh，這意味著電動化市場后面空間巨大。
2.如何形成新質(zhì)生產(chǎn)力？
創(chuàng)新驅(qū)動是關(guān)鍵，要加強創(chuàng)新核心競爭力，就需要高投入、強人才、重專利、廣合作。
還有盡快向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，這很是明確的，特別電池行業(yè)非常有價值。舉個例子，材料的排列組合有很多種，大海撈針很難，要借助數(shù)學(xué)模型。為了從幾百萬種材料中選幾種，需要借助數(shù)學(xué)工具計算把速度加快，可以短時間內(nèi)把想法要變成現(xiàn)實。不僅如此，算法還可以不斷迭代和優(yōu)化，持續(xù)提升效果。
3.動力電池下一階段比拼的決勝關(guān)鍵是什么？
材料研發(fā)將是動力電池下一階段比拼的決勝局。
首先，除了材料，電化學(xué)的正極、負(fù)極材料、電池單體在實際應(yīng)用中還需要進行大量的模擬仿真。之前一個電池產(chǎn)品研發(fā)出來能不能用，主要是靠進行一些簡單的測試，比如安全上用濫用測試，給電池一個條件下震動，撞擊一下等這種測試，往往是一種靜態(tài)的幾個參數(shù)模擬。
但是比如說一些車著火，每一次極端情況的發(fā)生，第一都是偶發(fā)的；第二，往往是多重因素共同作用的結(jié)果，而不是單一因素。比方說電池撞擊一下就著火，往往伴隨著高壓的短路等等，很多東西連在一起。任何一個變量，每個變量的變化都會造成結(jié)果很大的差異。
所以除了濫用測試，還圍繞電池的全生命周期與實際應(yīng)用場景進行材料、電芯到系統(tǒng)動態(tài)測試，這個很重要，根據(jù)實際場景進行動態(tài)測試。對消費者實際遇到的諸多問題，比如車開時候底部磕碰，車撞成那樣，比如下大雨進水等等，公司都設(shè)計了一些針對性的測試，而不是單一的測試。
其次，電池的研發(fā)不能僅僅停留在某一個使用的環(huán)節(jié)上，而要從全局出發(fā)，進行全生命周期的考慮。
這樣的目的是什么？把電池的最大價值發(fā)揮出來，一方面電池回收力度要加強，因為回收不但環(huán)保同時有價值，一定要回來。
第三是探索梯次利用。梯次利用在電動汽車使用上也很有價值，相當(dāng)于把油榨干。企業(yè)做到好一點的電池的話，衰減只有20%，剩下的80%為什么不把它用完？再用價值就發(fā)揮，這樣才能充分把成本降下來。
新質(zhì)生產(chǎn)力的研發(fā)要有力道。實際上，電池增加很有限的成本，可以把很多性能都提高。比方壽命，我成本增加5%可以把壽命提高一倍，那這個價值就非常之大。所以這塊行業(yè)同行們一定要一起加緊努力，這是非常值得的一件事情。
4.電池創(chuàng)新如何向多業(yè)態(tài)融合？
電池正成為新能源體系中基礎(chǔ)性和支持性的單元，需要各個領(lǐng)域深度協(xié)同。
比方補能，用戶在車?yán)镒钕Ｍ氖强斐?、超充，像加油一樣的時間可以接受。還有另外一個方法就是換電。為什么寧德時代積極推進換電？換電帶來另外一個好處，今天新能源汽車價格貴，實際上就是成本高，高在哪兒？電池成本高是一個核心。那怎么辦？能不能買車的話，就不買電池，電池租用就行，這樣一下省下來，當(dāng)然也需要換電，否則這個東西擱在一起就不好辦，所以換電模式也不錯。
換電不但有這個好處，同時帶來額外一個好處。剛剛說電池梯次利用，能把最大價值發(fā)揮出來，讓成本降到最低。如果說今天把壽命做好了去換電，這個擔(dān)心就沒有了。因為換電它容量還足夠，為什么不去換，何必讓它退休呢？所以在換電商業(yè)模態(tài)里，梯次利用不成為一個問題，本來就一直用，換電是非常好的在市場具備競爭力的一個方向。只要把長壽做到位，這個業(yè)態(tài)一定很有前途。
5.電池集成的必要性在哪？
寧德時代為什么還愿意做集成智能化的底盤？公司的目標(biāo)是如何把底盤和上下身，不單在結(jié)構(gòu)上把它去掉耦合，成本上也去掉耦合。公司希望這個產(chǎn)品能縮短整車廠的開發(fā)周期。比如原來開發(fā)一個新車3-4年，用這個產(chǎn)品一年之內(nèi)就可以開發(fā)出來。
6.動力電池實現(xiàn)高比能還存在什么問題？
關(guān)于電池能量密度的路線有多種，總體來說是互相不打架的，將來有不同的路線會同時存在。現(xiàn)在市場上比較火熱的就是固態(tài)電池，固態(tài)電池是能量密度高的，就是剛剛介紹航空也用了類似的辦法，達(dá)到500Wh/kg沒問題的。寧德時代也在努力做這方面的研發(fā)，可能2027-2030年可能量產(chǎn)。
現(xiàn)在還遇到一些問題，主要有兩方面：
一是鋰枝晶問題，鋰枝晶生長是一個大問題，一短路就導(dǎo)致失效。寧德時代開發(fā)了界面增強技術(shù)，讓鋰枝晶相對比較均勻，不容易形成枝晶，寧德時代已經(jīng)做了比較不錯的水平，能讓電池密度達(dá)到每平方厘米20毫安時候不形成鋰枝晶。
第二是固性的問題，因為都是固態(tài)，顆粒材料分離，密度就變大。寧德時代也開發(fā)了雙相導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，極大提升固態(tài)界面的穩(wěn)定性。從實驗室數(shù)據(jù)來看，全固態(tài)電池能做到循環(huán)6000圈，但只是做很小的電芯。電芯一旦放大暫時還做不到，但是公司逐漸看到問題，持續(xù)突破，有信心能把新技術(shù)攻克下來。
