中國儲能網(wǎng)訊：伴隨著國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，加上政策的扶持，國內(nèi)動力電池行業(yè)正成為新的“風(fēng)口”，資本不斷涌入，其中不乏混水摸魚者。當(dāng)前中國動力電池企業(yè)雖多，但產(chǎn)能普遍低下，且大多數(shù)企業(yè)技術(shù)實力薄弱、研發(fā)能力差，呈現(xiàn)小而散的格局，能與國外電池企業(yè)展開正面競爭的屈指可數(shù)。寧德時代(簡稱：CATL)就是其中之一。
CATL是目前國內(nèi)唯一一家為國際品牌乘用車提供動力電池的企業(yè)。但一直以來，CATL都因其低調(diào)的態(tài)度不為外界所了解，這家年輕的“黑馬”企業(yè)究竟是什么來頭？新浪汽車將為你解開其神秘面紗。
“黑馬”正在崛起
CATL成立于2011年，由于ATL母公司對動力電池投入的猶豫，2012年底ATL的部分管理層和民族資本結(jié)合創(chuàng)立了寧德時代，ATL當(dāng)時也投資了少量股權(quán)。
在2013-2015年間，ATL陸續(xù)向CATL出售了部分動力電池資產(chǎn)、業(yè)務(wù)與在CATL的股權(quán)，CATL成為純中資企業(yè)。2015年，CATL作為重點企業(yè)首批入選工信部《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》企業(yè)目錄，同年全球車用鋰電池產(chǎn)量位列第三。2016年，CATL成功申報由科技部主導(dǎo)的國家重點研發(fā)計劃新能源汽車專項和工信部主導(dǎo)的國家智能電網(wǎng)專項。
2015年，CATL擠進(jìn)全球車用鋰電池產(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(nèi)外新能源產(chǎn)業(yè)的關(guān)注。
安全、安全、還是安全
新能源汽車自燃事故不斷，安全對于動力電池來說是最大的問題之一，據(jù)介紹，CATL從成立至今，一直保持著零安全事故的記錄。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。一是全過程，從電池的量子動力學(xué)仿真分析出發(fā)，從機(jī)理分析、電池材料選擇和設(shè)計、電芯設(shè)計、電池系統(tǒng)設(shè)計到制造全過程都必須進(jìn)行安全管控；二是全方位，電池系統(tǒng)安全包括電氣安全、功能安全、機(jī)械安全和化學(xué)安全。
做出好的電池系統(tǒng)產(chǎn)品，CATL主要依賴三大關(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(gòu)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(tǒng)強(qiáng)壯的身體，BMS管理技術(shù)提供電池系統(tǒng)“智慧的大腦”。 CATL經(jīng)過多年堅持不懈，嚴(yán)格把控電池設(shè)計、驗證和生產(chǎn)的每個流程，努力把電池系統(tǒng)安全做到最好。
在電池系統(tǒng)的設(shè)計上，CATL會先做模擬仿真，后做測試評估。仿真覆蓋微觀到宏觀，內(nèi)容包括量子動力學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、形貌優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、產(chǎn)熱分析、防熱失控、熱場分布、模態(tài)、振動疲勞、沖擊、石擊等。通過電化學(xué)仿真、熱和流體仿真、結(jié)構(gòu)仿真來識別設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計方案、評估性能和可靠性指標(biāo)。這些方法對保障產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量、縮短開發(fā)周期，以及滿足客戶技術(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(tǒng)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(jù)失效率的“浴盆曲線”模型，所有的產(chǎn)品在早期失效率會比較高，使用中期失效率會下降，到晚期老化時又會升高。CATL作為電池廠家，盡力把產(chǎn)品的早期失效控制在出廠前，使用戶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，電池系統(tǒng)依靠診斷、預(yù)測，指導(dǎo)維護(hù)使用，最終使動力電池壽命達(dá)到最高。
壽命預(yù)測曲線圖
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(yù)測模型。通過3個月的測試數(shù)據(jù)，可預(yù)測電池包系統(tǒng)十年甚至更長的使用壽命。寧德時代2011年投入使用的純電動大巴，累計行駛18萬公里，實際能量壽命衰減落在95%的置信區(qū)間。
“除了科學(xué)的安全理念、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拈_發(fā)流程，一套完整的測試驗證體系在保障電池包安全時同樣必不可少?！癈ATL測試驗證負(fù)責(zé)人王宇曦介紹，CATL的產(chǎn)品不僅按照國家標(biāo)準(zhǔn)通過了針刺、火燒、電化學(xué)、高壓、碰撞以及極端寒冷、極端炎熱等試驗，還通過了C-NAS認(rèn)證。同時，因汽車電子設(shè)備的電磁兼容性能在國內(nèi)日益受到重視，CATL耗資千萬建立了電磁兼容實驗室以應(yīng)對在自主研發(fā)過程中遇到電磁兼容技術(shù)難題。
目前，CATL動力電池測試中心具備美國、德國、國產(chǎn)的門類齊全的先進(jìn)電池檢測設(shè)備。測試中心可依照國家頒布的電動車電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，歐美日等發(fā)達(dá)國家的國際標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)，世界主要汽車企業(yè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試?？梢詫Ω鞣N規(guī)格的電池單體、電池模組、電池包電池系統(tǒng)進(jìn)行測試評價，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、自動化的生產(chǎn)模式必不可少。
目前，CATL投資數(shù)十億元建立智能化、自動化產(chǎn)線，該產(chǎn)線在“智慧工廠”和工業(yè)4.0信息物理融合系統(tǒng)CPS的指導(dǎo)下，實現(xiàn)了高度的自動化。廠區(qū)內(nèi)使用了大量的高科技機(jī)器人、中控系統(tǒng)、在線檢測設(shè)備和信息追溯系統(tǒng)，以做到“生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化”、“生產(chǎn)過程透明化”、“生產(chǎn)現(xiàn)場無人化”。
在CATL車間現(xiàn)場可以看到：車間內(nèi)的AGV自動搬運(yùn)材料和為設(shè)備喂料，機(jī)械手自動拆盤碼盤，RGV輸送線來回穿梭于庫房和線邊，中控系統(tǒng)指導(dǎo)每個子設(shè)備智能有序的完成裝盤、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)和動作失誤對產(chǎn)品品質(zhì)的影響，實現(xiàn)了工廠的自動化、智能化、數(shù)字化、高效化。
“鋰離子的工藝非常復(fù)雜，工序非常繁多，而且每道工序?qū)﹄姵氐男阅芏加杏绊?。整個制造過程需要對環(huán)境控制。采取高精度和穩(wěn)定的設(shè)備，對電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)的每個節(jié)點進(jìn)行嚴(yán)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(zhì)量。智能化的生產(chǎn)線不僅能夠提高動力電池的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，為企業(yè)節(jié)約成本和生產(chǎn)周期，還能最終破解動力電池一致性的難題?！艾F(xiàn)場負(fù)責(zé)人介紹。
除了前期非常強(qiáng)調(diào)設(shè)計和生產(chǎn)安全，CATL還格外關(guān)注產(chǎn)品應(yīng)用安全，即“呵護(hù)”。目前，CATL有一套遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及時預(yù)警安全隱患，使產(chǎn)品安全的問題大大的減少。這套監(jiān)控系統(tǒng)配合CATL整個售后服務(wù)市場、市場追溯包括未來的梯次利用，保證了產(chǎn)品全生命周期實時監(jiān)控和安全維護(hù)。
“有條件”的合作
據(jù)介紹，CATL建立了動力電池和儲能系統(tǒng)研發(fā)制造基地，擁有材料、電芯、電池系統(tǒng)、電池回收的全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)，得到國內(nèi)外市場的認(rèn)可，不僅與北汽新能源、長安汽車、吉利汽車、上汽集團(tuán)等國內(nèi)車企合作，同時CATL還為華晨寶馬提供動力電池?，F(xiàn)場據(jù)CATL總裁黃世霖透露，CATL目前已和歐洲三家知名車企達(dá)成合作意向，將為他們旗下的新能源車提供合作開發(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(biāo)準(zhǔn)，他認(rèn)為，動力電池是非常特殊的一個產(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(dāng)就很容易出現(xiàn)安全事故。因此在給客戶做配套的時候，將會非常關(guān)注客戶如何使用產(chǎn)品，車企如果存在不當(dāng)?shù)氖褂们闆r，CATL有可能拒絕向其供貨。
加快技術(shù)與產(chǎn)能升級
《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》表示，到2020年，純電動汽車電池單體能量密度高于350 Wh/kg，純電動汽車動力電池系統(tǒng)成本低于1元/Wh。要完成如此宏偉的目標(biāo)，似乎并不簡單，在采訪中黃世霖表示，CATL研發(fā)團(tuán)隊已經(jīng)趨于成熟，CATL有信心在2020年實現(xiàn)國家對動力電池的要求。
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(dá)到700瓦時/公斤，如何去靠近這個理論極限，并在2025年達(dá)到500瓦時/公斤的能量密度，是需要整個行業(yè)思考的問題。
做好電池的研發(fā)除了技術(shù)積累，更需要大規(guī)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(dá)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。
