中國儲能網(wǎng)訊：寧德時代新能源科技控股有限公司（簡稱：CATL），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)，也是日韓電池企業(yè)對標研究的國內(nèi)唯一一家競爭對手。在美譽背后，究竟蘊藏著什么極致科技？
安全理念 貫徹始終
CATL作為全球出貨量第三的車用鋰電池供應商，一直致力于打造世界第一安全動力電池的CATL，從成立至今，保持零事故安全記錄。
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(tǒng)設計到制造全過程都必須進行安全管控；二是全方位，電池系統(tǒng)安全包括電氣安全、功能安全、機械安全和化學安全。
做出好的電池系統(tǒng)產(chǎn)品，CATL主要依賴三大關鍵技術：電芯技術、成組技術和BMS技術。在這三大技術構成的鐵三角中，電芯決定是否安全的“基因”，成組技術提供電池系統(tǒng)強壯的身體，BMS管理技術提供電池系統(tǒng)“智慧的大腦”。 經(jīng)過多年堅持不懈的努力，CATL嚴格把控電池設計、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。
設計驗證 防患未然
在電池系統(tǒng)的設計上，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、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、熱場分布、模態(tài)、振動疲勞、沖擊、石擊等。
電芯結構仿真，模擬電芯受力反應
通過電化學仿真、熱和流體仿真、結構仿真來識別設計關鍵參數(shù)，CATL不斷優(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)品開發(fā)質(zhì)量、縮短開發(fā)周期，以及滿足客戶技術需求都起到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、預測，指導維護使用，最終使動力電池壽命達到最高。
壽命預測曲線圖
為了科學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3個月的測試數(shù)據(jù)，可預測電池包系統(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。
安全測試 千錘百煉
耗資千萬的電磁兼容實驗室
“除了科學的安全理念、嚴謹?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。“CATL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了針刺、火燒、電化學、高壓、碰撞以及極端寒冷、極端炎熱等試驗，還通過了C－NAS認證。同時，因汽車電子設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，以應對在自主研發(fā)過程中遇到的電磁兼容技術方面的難題。
CATL2017年即將落成的國家級工程研究中心
目前，CATL動力電池測試中心具備美國、德國、國產(chǎn)的門類齊全的先進電池檢測設備。測試中心可依照國家頒布的電動車電池相關標準，歐美日等發(fā)達國家的國際標準、法規(guī)，世界主要汽車企業(yè)的企業(yè)標準進行測試?？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，測試能力覆蓋范圍廣。 2017年，CATL將建成國家級工程研究中心。
智能制造 提高產(chǎn)品一致性
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)十億元建立了智能化、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的指導下，實現(xiàn)了高度自動化。廠區(qū)內(nèi)使用了大量的高科技機器人、中控系統(tǒng)、在線檢測設備和信息追溯系統(tǒng)，可實現(xiàn)“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自動搬運材料和為設備喂料，機械手自動拆盤碼盤，RGV輸送線來回穿梭于庫房和線邊，中控系統(tǒng)指導每個子設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。
“鋰離子電池的制造工藝非常復雜，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。采取高精度和穩(wěn)定的設備，對電池生產(chǎn)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(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。“現(xiàn)場負責人介紹。
除了前期非常強調(diào)設計和生產(chǎn)安全，CATL還格外關注產(chǎn)品應用安全，即“呵護”。目前，CATL有一套遠程監(jiān)控系統(tǒng)及時預警安全隱患，使產(chǎn)品安全方面的問題大大減少。監(jiān)控系統(tǒng)配合CATL整個售后服務市場、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。
