建立动力电池行业“车规级标准”刻不容缓

      近日，“车规级标准”成为动力电池行业热烈讨论的话题。话题起因在于11月27日动力电池新势力企业蜂巢能源位于江苏常州的金坛工厂正式投产。在其投产仪式上，蜂巢能源总经理杨红新向业界介绍了该“车规级AI智能动力电池工厂”的特点并首次系统阐述了蜂巢能源理解和践行的“车规级标准”。世界汽车组织第一副主席、中国汽车动力电池产业创新联盟理事长董扬高度肯定了蜂巢能源率先践行“车规级标准”的意义，并呼吁相关主管机构尽快启动建立车规级动力电池标准的项目，同时号召产业链相关企业都行动起来积极参与车规级标准的建立。“车规级标准”由此迅速成为行业关注的焦点。

      建立车规级动力电池标准刻不容缓

      事实上，同在11月27日，同在江苏常州，一场关于车规级动力电池标准的专家研讨会备受业界瞩目。

      这场由董扬主持的会议上，还有中国工程院院士吴锋、中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长王子冬、中国汽车工程学会新能源分会秘书长/清华大学车辆工程系教授田光宇、中国物理与化学电源协会秘书长刘彦龙、国家动力电池创新中心主任卢世刚等行业公认的顶级专家，以及东风、蔚来、长城、贝特瑞、当升、先导、利元亨、蜂巢能源等电池产业链上各方代表企业的高层领导。

      经过深入探讨，参会者一致认为我国的车规级动力电池标准应该尽快建立，刻不容缓。专家们的观点饱含着对动力电池行业发展格局和未来趋势的深入洞察。

      新能源汽车在全球已经成为大势所趋，而中国在该领域已经占据了相当的优势。中汽协数据显示，2019年前10个月，我国纯电动汽车销量达75万辆，稳居世界第一。国家已经将其作为重要的战略产业予以支持，根据12月3日工业和信息化部公布《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》（征求意见稿）的要求，我国计划到2025年实现新能源汽车新车销量占比达到25%左右。电动汽车将是新能源汽车市场的主力军。

      受益于中国成为全球最大的新能源汽车市场，我国的动力电池市场也成为全球最大市场。然而动力电池行业的发展却不尽如人意，高端产品不足的结构性过剩、发展不均衡的问题十分突出。据统计，在2019年1-10月，动力电池前10家企业装机量合计市场份额已达88%，其中，宁德时代和比亚迪两家企业市场份额已超70％，寡头垄断格局显然不利于市场充分竞争。

      同时，电动汽车的安全事故频发仍然是横亘在消费者与市场之间的一大难题，而这些事故往往与电动汽车的核心——动力电池相关。清华大学电池安全实验室主任冯旭宁发布的《2019年动力电池安全性研究报告》指出，仅2019年前7个月，国内外媒体报道的电动汽车安全事故与电力电池相关的就达到40余起。

      这些问题充分说明了我国动力电池行业的大而不强，而这与我国在该领域长期以来缺乏严格的行业品质标准而导致市场的野蛮生长直接相关。

      研讨会现场，王子冬在演讲中指出：“中国锂电池行业最早从消费类电池行业起步，而后者的耐用性、一致性、安全性和充放电性能指标相比车用动力电池要低很多，更无法满足新能源车对动力电池的要求。目前，国内外车规级动力电池标准存在空白，随着国内新能源车市场的高速发展带动的动力电池行业规模的迅速增长，消费者对于新能源车用动力电池的安全、能量密度和性能提出了越来越严苛的要求，而外资动力电池企业在华设厂、白名单保护政策和补贴逐步取消的紧迫形式下，国内的动力电池企业迫切需要摒弃竞争心态，以更高的行业利益为指导，推出车规级动力电池标准”。

      刘彦龙也表示：“消费类电池的使用环境、使用寿命和要求都要低跟多，动力电池要求跟车同寿命，这是非常高的要求。制定车规级动力电池标准，很有必要。”

      车规级动力电池有何不同？

      那么，到底什么是车规级锂电池动力电池？按照传统汽车行业的习惯，业内将符合汽车使用需求的零部件定义为车规级（产品）；而“中国车规级动力电池标准”，可以看做是围绕新能源车属性及其使用场景,针对新能源整车对安全性、可靠性和一致性等方面需求设计制造的，涵盖但不限于满足车规级原材料、车规级制造控制、车规级系统化设计、车规级测试规范等一系列标准的锂离子动力电池。

      汽车级的要求与消费电池产品的要求相比显然要严苛太多。

      拿高低温适应性来说，消费电子产品对工作温度的要求一般都是在0℃至70℃之间，汽车产品对于零部件的工作温度一般要高于民用产品的要求，如乘客舱的工作温度达到-40℃至85℃之间，发动机周边的工作温度要求更是达到-40℃至150℃之间。而且汽车的使用环境还涉及机械耐用、电耐用、环境耐用等考量，这些都是消费类电子不会遇到的问题。

      再如可靠性要求，消费类电子的设计使用寿命一般在2、3年左右，消费类电子产品用个4、5年已经算是超期服役了，但汽车要用15年。而且，动力电池中的电芯安装数量多，连接电池需大量高低压连接件，BMS监控需要大量传感器，这也对电池的可靠性提出了非常高的要求，远远高于对消费电子产品的要求。

      此外，电池充放电倍率方面，消费类电子产品的电池不需要设计很大的放电倍率，但消费者对电动汽车要求很高，希望电动汽车像燃油车那样动力持久充沛，还要像燃油车加油那样几分钟充满电。可以想象这意味着多高的充放电倍率，这在消费电子领域是从来不会遇到的需求。

      由此不难理解，汽车级与消费电子产品的应用场景已经完全不同，前者对电池品质的要求与后者已经完全不在一个级别上，可以说车规级的动力电池已经完全成为一个新的物种，它需要在原料、工艺、生产、测试等等全过程按照汽车级的要求进行严苛的标准设定。

      然而当前我国尚未有这个新物种的统一标准，对动力型电池与消费类电子电池的原材料质量及控制标准未加区分，从整车角度仅对电池的“安全性、液冷系统的密封性、规格尺寸、热管理系统”等方面提出一定的要求，不少企业甚至仍在沿用消费电子类电池进化过程中的标准。

      也因此，有前瞻性眼光的企业在车规级标准方面的先行先试就显得弥足珍贵。

      蜂巢能源车规级工厂的探索意义

      作为新势力的蜂巢能源，在车规级标准的探索上，为行业做出了极有价值的示范。

      蜂巢能源CTO饶忠儒博士表示，想要把提供给新能源车使用的动力电池在现阶段动力电池的基础上，提高到一个更安全，性能更好，能量密度更高的水平，肯定是需要一个系统工程才能达到目的的。蜂巢能源在产品设计过程中充分考虑使用要求，进行精细的设计和充分的实验验证；在制造过程中，从原材料采购、制造控制和测试标准环节，建立严格的质量管控体系；同时，还要针对汽车工业对成本极度敏感的特点，严格控制成本。

      在此方面，金坛工厂无疑已经走在行业的前面。

      比如在环境控制方面，金坛工厂生产线对洁净度的控制标准达到了一万级，核心工序甚至达到千级。从投料到电芯封口的全过程中，湿度的波动幅度维持在1%以内；而在普通的电池工厂内，厂房洁净度的控制一般只需要10万级，湿度控制也仅仅是在注液前，保持10%-30%的波动幅度，在电芯注液和组装这两个核心工序中，保持不超过1-2%的波动幅度。

      金坛工厂的制程管控按照“6 Sigma”目标设计，其核心工序的工程能力CPK达到了1.67-2.0，缺陷不良率低于3.4PPM；而在传统的电池工厂里，对制程的管控水平一般在“4 Sigma”左右，而且核心工序的工程能力CPK≥1.0-1.33，缺陷不良率维持在6210PPM。

      在实际操作层面，“金坛工厂”利用数字化工厂的MES系统和设备在线的AI检测系统，通过人、机、料、法、环、测、时间等7个纬度的制程管控手段，实现了对生产过程中超过2500个影响产品质量的因子的监控，并可追溯到单电芯每个制程的数据；而在一个传统电池工厂中，对影响因子的监控只能达到1500个水平。

      此外，金坛工厂采用的超宽幅涂布技术，在整个行业处于最领先的位置；蜂巢能源在业内率先在方形电池上引入高速叠片工艺，不仅有效解决传统卷绕工艺的电芯极组内空间利用率和最内圈极片易断裂的问题，还可使电池在能量密度上提升5%，循环寿命增加10%，更克服了传统叠片工艺的低效问题，一期效率就达到0.6秒，并有望在二期工厂内将效率提升至0.45秒，等等。

      饶忠儒坦承：“想要动力电池达到‘车规级标准’，我们其实还有很长的路要走，但是眼下蜂巢能源的“金坛工厂”，其实是在动力电池“车规化”的方向上，给整个行业打开了一扇门，虽然“金坛工厂”所做的设备革新，技术创新和工艺革新，依然不能算是一个“动力电池车规级标准”的雏形，但“金坛工厂”通过自己的切实行动，展示了动力电池行业遵从汽车产业发展规律，及早针对新能源车的使用场景和需求，推出行业自己的“车规级标准”的务实行动。”

      金坛工厂率先探索车规级工厂的行动得到了行业专家的高度评价。可以说，金坛工厂的投产，对车规级标准的先行先试的积极示范意义，标志着中国在“车规级动力电池标准”方向上迈出了第一步，为中国动力电池行业建立车规级标准提供了一个极好的参考样本。

      当前，随着白名单取消，外资竞品已经开始疯狂涌入，补贴退坡带来的市场需求压力进一步加大，国内动力电池企业面临着内忧外患，淘汰赛正在加剧。但是，动力电池产业事关中国新能源汽车产业的发展，事关我国能源战略的国际竞争力。建立“车规级动力电池标准”的紧迫性正在日益显露，市场呼唤更多符合汽车需求的高品质动力电池，中国的新能源汽车产业需要更多能生产车规级动力电池的车规级电池工厂。

      当然，“车规级动力电池标准”必然是个艰巨的系统工程，这个目标的实现需要全产业链各方专家和人才共同为之努力，辛苦但值得。王子冬指出：“建立车规级动力电池标准对于行业来说，将引领行业健康可持续发展，避免资源浪费/低端产能重复建设，有效解决和减少安全事故，提升产品质量。而对整个新能源汽车产业链来说，将利于研发资源的整合，缩短产品研发周期，降低生产成本和产品成本，形成更加可靠的供应体系，保证产品的一致性。还有助于推动我国能源产业升级，提升中国能源产业在国际市场的核心竞争力”。