中國儲能網(wǎng)訊：中汽協(xié)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，今年前11個月國內(nèi)新能源汽車累計生產(chǎn)42.7萬輛，銷售40.2萬輛，比去年同期分別增長59.0%和60.4%。新能源市場的火爆，也間接導(dǎo)致動力電池行業(yè)整體出貨量的水漲船高，2016年鋰電池市場迅飛猛進，我國動力電池出貨量已經(jīng)躋身國際領(lǐng)先行列，然而對于普通消費者而言，汽車動力電池的研發(fā)制造一直充滿神秘色彩，近日寧德時代向工場菌敞開了大門。工場菌也得以借此機會為大家展示安全可靠的汽車動力電池是怎樣研發(fā)和制造出來的。
寧德時代（CATL）是？
開篇之前跟各位科普一下，寧德時代新能源科技控股有限公司（下文簡稱:CATL），是國內(nèi)唯一一家為國際品牌乘用車提供動力電池的企業(yè)，公司為寶馬、大眾、北汽、吉利、長安、上汽、長城等國內(nèi)外車企提供動力電池方案，華晨寶馬X1混動版、吉利帝豪EV、北汽EU260等車型上搭載的均是寧德時代的產(chǎn)品。2015年CATL車用鋰電池出貨量位居全球第三，另外需要說明的是寧德時代自2011年成立至今，一直保持著零安全事故的記錄。
CATL目前每年投入銷售總額的5%用于技術(shù)研發(fā)，涵蓋材料、產(chǎn)品、工程設(shè)計、測試分析、智能制造、信息系統(tǒng)、項目管理等領(lǐng)域。寧德時代還設(shè)立了研發(fā)中心，斥資4億元引進154類、1500多臺國際一流水平的儀器設(shè)備，具備材料、電芯和電池系統(tǒng)的全面分析和測試能力。
今年9月，總投資100億元的CATL鋰離子電池長三角生產(chǎn)基地在江蘇中關(guān)村科技產(chǎn)業(yè)園開工，這是寧德時代繼寧德、西寧之后的第三個生產(chǎn)基地。項目建成達產(chǎn)后，將形成年產(chǎn)10GWH動力儲能及鋰離子電池的生產(chǎn)能力。
安全是一家電池企業(yè)核心
安全是CATL的第一理念，這里的安全指的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(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。
好的電池系統(tǒng)產(chǎn)品主要依賴三大關(guān)鍵技術(shù)，電芯技術(shù)、成組技術(shù)和BMS技術(shù)。電芯決定是否安全的“基因”，成組技術(shù)提供電池系統(tǒng)強壯的身體，BMS管理技術(shù)提供電池系統(tǒng)“智慧的大腦”。
優(yōu)秀的設(shè)計驗證是安全的前提
電池系統(tǒng)的設(shè)計上，通常需要經(jīng)歷模擬仿真、測試評估等環(huán)節(jié)。隨著電池行業(yè)的日益擴張，電池的測試也越來越被重視。通過仿真測試，能夠非常有效地減少測試時間，在設(shè)計初期便可發(fā)現(xiàn)問題并提出改進方案。
仿真覆蓋微觀到宏觀，內(nèi)容包括量子動力學、機械結(jié)構(gòu)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。
CATL通過電化學仿真、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。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。
耐用是動力電池另一大重要指標
在保障電池的可靠性方面，電池企業(yè)通常會利用海量數(shù)據(jù)結(jié)合測試結(jié)果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，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)維護使用，最終使動力電池壽命達到最高。
為了科學有效評估電池的使用壽命，CATL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。CATL 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。
安全測試必不可少
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(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。可以對各種規(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，測試能力覆蓋范圍最廣。 2017年，CATL將建成國家級的工程研究中心。
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。CATL已經(jīng)投資數(shù)十億元建立智能化、自動化產(chǎn)線，該產(chǎn)線實現(xiàn)了高度的自動化。
工場菌在參觀工廠中看到，CATL的工廠使用了大量的高科技機器人、在線檢測設(shè)備和信息追溯系統(tǒng)，車間內(nèi)的AGV自動搬運材料和為設(shè)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(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。
CATL有一套遠程監(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。
未來中國主流的新能源汽車是什么樣？
寧德時代總裁黃世霖在接受采訪時向我們表示，他眼中的未來中國主流的新能源乘用車應(yīng)該是純電為主，每部車搭載40kWh左右的電池，10-15分鐘即可充滿，充一次電可以跑300公里。傳統(tǒng)燃油車一桶的油跑500-600公里，電動車充一次電可以跑300公里以上，未來充電站的分布跟加油站的密度差不多，大家買電動汽車的積極性會提高。只要這幾個指標都能實現(xiàn)，并且有較好的運營模式，電動汽車跟傳統(tǒng)燃油車相比便很有競爭力，另外電動汽車維護保養(yǎng)比傳統(tǒng)燃油車少很多，電機的維護保養(yǎng)也更簡單，他對電動汽車的未來充滿信心。
得益于國內(nèi)一流電池技術(shù)，CATL僅用5年間就已成為中國電池的領(lǐng)軍企業(yè)之一，并且海外知名汽車客戶的認可。目前，寧德時代是中國唯一走出國門為外資豪華車企品牌供貨的動力電池企業(yè)，也是國內(nèi)唯一可以與日韓競爭對手對標的企業(yè)。嚴謹科學的技術(shù)研發(fā)和測試、智能化的生產(chǎn)工廠，成績的背后工場菌更多的看到的是這家電池制造企業(yè)背后的堅持和付出，以及要做世界一流動力電池的企業(yè)的決心。
