首先來(lái)看動(dòng)力電池的現(xiàn)狀挑戰(zhàn),動(dòng)力電池的制造有兩個(gè)核心,可以做一個(gè)對(duì)比,在芯片制造相當(dāng)于是產(chǎn)業(yè)大腦,對(duì)于我們來(lái)說(shuō)就是電池,這就是產(chǎn)業(yè)的心臟。把這兩個(gè)產(chǎn)品是可以拿來(lái)做對(duì)比的,它有很多的相同點(diǎn)借鑒,為什么這么說(shuō)?在動(dòng)力電池的制造上,可以借鑒芯片制造的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展,還是有存在著一定的異常,動(dòng)力電池的制造不僅僅包括化學(xué)、物理、器械的應(yīng)用,從制造角度來(lái)說(shuō),它是從連續(xù)型轉(zhuǎn)到了離散型,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是當(dāng)成化工廠(chǎng)和電子廠(chǎng)。這就需要我們有比較多的經(jīng)驗(yàn)積累,不然是很難把電芯做好。
這一頁(yè)大家很了解了,點(diǎn)出了電池的發(fā)展方向,會(huì)從業(yè)態(tài)往全固態(tài)的發(fā)展。在這里面也會(huì)遇到動(dòng)力電池的安全性問(wèn)題,我們看到了一個(gè)表現(xiàn)是機(jī)械的濫用、熱的濫用導(dǎo)致了熱失控。再往深層次研究的話(huà),不僅僅是在熱失控上,更多是想研究出它的本質(zhì)誘引,前面的專(zhuān)家都提到了,在機(jī)理上的枝晶生長(zhǎng),到現(xiàn)在還沒(méi)有被行業(yè)內(nèi)徹底的研究出來(lái)。有這么多問(wèn)題怎么做呢?我們也提出了想法,針對(duì)電池的設(shè)計(jì)安全性和使用的安全性方面,當(dāng)然由各個(gè)行業(yè)進(jìn)行解決。我們作為一個(gè)設(shè)備制造商,從制造角度提出了看法。在制造角度,把制造過(guò)程的精度、毛刺、水分、粉塵進(jìn)行控制,就提出了幾個(gè)核心點(diǎn),保證制造的高精度、全過(guò)程的監(jiān)控和車(chē)規(guī)級(jí)的質(zhì)量體系,這是很重要的。
第二個(gè)方面給大家分享可制造的動(dòng)力電池理想狀態(tài),這個(gè)是簡(jiǎn)單的把電池性能要求歸納了一下,除了常規(guī)的循環(huán)、容量、壽命之外,重點(diǎn)想給大家提的點(diǎn)是要重視車(chē)規(guī)級(jí)的動(dòng)力電池的需求。車(chē)規(guī)級(jí)的動(dòng)力電池需求一定要重視這四個(gè)方面:可靠性、環(huán)境要求、振動(dòng)沖擊需求、安全要求。
從環(huán)境溫度這一個(gè)點(diǎn)可以明顯看出來(lái),傳統(tǒng)的CCC類(lèi)產(chǎn)品對(duì)溫度的使用范圍、要求是非常高的,把溫度的需求放在車(chē)規(guī)級(jí)上面來(lái)說(shuō),我就有更高的要求了,要達(dá)到-40到120度的適用范圍。對(duì)認(rèn)證規(guī)格的嚴(yán)格性,不僅要做質(zhì)量體系,還要做QC和CCC的強(qiáng)制認(rèn)證。
這一頁(yè)給大家?guī)?lái)了思路,就是我們?nèi)绾螌?duì)動(dòng)力電池的制造進(jìn)行落地,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)普遍的動(dòng)力電池制造是B級(jí)的水平,Cpk是1.0-1.33的范圍,甚至還沒(méi)有達(dá)到1.0的水平。按照車(chē)規(guī)級(jí)的要要求來(lái)說(shuō),我們最終是達(dá)到Cpk2.0以上的需求。達(dá)到這個(gè)需求的話(huà),我們就能做到不用挑選,直接使用動(dòng)力電池了。在這里做了簡(jiǎn)單的計(jì)算,如果按照1.33的計(jì)算,整個(gè)電芯磚的合格率只能做到88%。為什么要提車(chē)規(guī)級(jí)的Ckp指標(biāo)呢?必須做到2.0以上,這樣合格率才能是萬(wàn)分之一不良率的水平,就可以進(jìn)行不挑選的狀態(tài)。當(dāng)然,我們還是會(huì)對(duì)動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)有一些需求,對(duì)動(dòng)力電池制造能力評(píng)估從這些方面考慮,包括合格率、利用率,我就不一一分享了。
這一頁(yè)是前面提到的8大因素,在規(guī)劃的時(shí)候就一定要綜合的進(jìn)行決策,其中非常重要的就是制造的安全性和工序的篩選,在這個(gè)方面一定是要注重的。怎么理解呢?我們行業(yè)內(nèi)在主流應(yīng)用的工藝,它可能本身是安全性很大的隱患,比如說(shuō)我們五金模切、超聲波有天然的缺陷,現(xiàn)在是有新的工藝解決方案。在設(shè)備投入上做了核算,把設(shè)備投入增加10%,在1G瓦時(shí)的基礎(chǔ)上,可能會(huì)增加3000萬(wàn)的設(shè)備投入,按照3年折舊,每年是1000萬(wàn)。對(duì)于收益來(lái)說(shuō),合格率每提高1%,每年增加1000萬(wàn)利潤(rùn)。有時(shí)候我們要找到設(shè)備投入和效率的折中點(diǎn)。
對(duì)規(guī)模制造做了一個(gè)小結(jié),就是我們覺(jué)得規(guī)模制造是要滿(mǎn)足這些方面的需求,最終我們認(rèn)為動(dòng)力電池的產(chǎn)能規(guī)模是做到單線(xiàn)2-4G瓦時(shí),而且對(duì)合格率、材料的利用率也要有更高的需求。
第三方面是想分享理想動(dòng)力電池的狀態(tài)。這個(gè)圖大家都比較了解了,對(duì)能量密度的提升需求,之后就到了材料端的特性,遇到正極材料的壓實(shí)密度大、硬脆,還有負(fù)極碰撞度更高等等的特性。目前更多是卷繞工藝,無(wú)論是方形還是圓柱,它在循環(huán)過(guò)程當(dāng)中都會(huì)產(chǎn)生碰撞和不均勻性,這就會(huì)導(dǎo)致最終內(nèi)部的變形,也是電池安全性的不良源頭。
這個(gè)是我們做了多次的電池拆解,可以明顯地發(fā)現(xiàn)它在卷繞電池折彎的地方會(huì)有脫落的侵略。這個(gè)是做的電池循環(huán)結(jié)構(gòu)的CT狀況,可以看到它是有機(jī)芯變形的情況。看到這么多不良好,未來(lái)疊片電池能很好的規(guī)避這個(gè)問(wèn)題,目前疊邊電池主流做的是Z型的疊片,它有的弊端是制造過(guò)程跟是隔膜高速往返,就不可避免對(duì)隔膜產(chǎn)生拉升,特別是大規(guī)模的狀態(tài),電芯會(huì)更長(zhǎng),這就會(huì)導(dǎo)致隔膜內(nèi)部的褶皺。
這個(gè)是我們?cè)谇迦A大學(xué)做的測(cè)試,把主流使用的隔膜拿去做了拉伸測(cè)試,這個(gè)拉伸測(cè)試是完全模擬了折疊的過(guò)程,從不受力到核心能力,往返了幾次。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中,會(huì)對(duì)隔膜產(chǎn)生不可逆的變形。當(dāng)然,其中還會(huì)出現(xiàn)隔膜的微孔、變形,對(duì)于鋰離子的傳輸也會(huì)有一些影響。我們就提出使用全片式疊片來(lái)規(guī)避和解決Z疊的問(wèn)題。打造的問(wèn)題是做得更平整,避免出現(xiàn)孔隙,避免電解液缺失出現(xiàn)的問(wèn)題。我們已經(jīng)研究了3年,并且也推出了成熟的產(chǎn)品,目前主流客戶(hù)中都是使用這種方式。解決的就是疊心內(nèi)部的界面,以及之后循環(huán)過(guò)程當(dāng)中的問(wèn)題。這是制作工藝,右邊就是其中一個(gè)客戶(hù)實(shí)際制作出來(lái)產(chǎn)品的情況。
最后跟大家分享一下動(dòng)力電池制造的理想狀態(tài),制造首先就會(huì)設(shè)定目標(biāo),目標(biāo)是可以理解為五個(gè)方面,包括安全、質(zhì)量、效率、柔性和速度。這個(gè)是我們做的路線(xiàn)圖,其中考慮到產(chǎn)品的品種、制造成本、制造安全性、CPK、單機(jī)產(chǎn)能和材料利用率,都提出了一定的發(fā)展方向。我們想推廣并建議的,就是行業(yè)內(nèi)電池品種還是偏多的,是可以參照和對(duì)比芯片的數(shù)量,包括液晶和顯示器都是規(guī)范的。電池的規(guī)格未來(lái)不需要太多,而是把規(guī)格定量化,做得更好。
制造轉(zhuǎn)型的核心手段就是通過(guò)智能制造的平臺(tái),智能制造平臺(tái)不僅是我們提到的新系統(tǒng),而是在新系統(tǒng)里面有更多的仿真。從設(shè)計(jì)源頭、材料選擇到制造端,全過(guò)程的考慮。
在提升質(zhì)量上有一些思路,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)主要做的是邏輯控制和檢測(cè)水平,最終我們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)智能制造,我們一定要導(dǎo)入工藝模型,把工藝的數(shù)據(jù)和制造做成一個(gè)閉環(huán),把制造過(guò)程進(jìn)行可控化。
接下來(lái)是對(duì)智能工廠(chǎng)的構(gòu)建做簡(jiǎn)要的分享,我們覺(jué)得智能工廠(chǎng)是可以大致分為三個(gè)階段:前端的合漿到烘烤;中間是組裝到分選;后端是模組。這是我們對(duì)設(shè)備的劃分。具體到控制層級(jí)來(lái)說(shuō),從現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)字典,再到每個(gè)設(shè)備具體的數(shù)據(jù),再逐漸的上升到ERP、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等的平臺(tái)。除了智能工廠(chǎng)之外,還有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就是微服務(wù)的平臺(tái),希望最終是能夠做成綜合的APP,這樣能直接的響應(yīng)和實(shí)現(xiàn)智能制造過(guò)程滿(mǎn)足需求。
這一頁(yè)就是前面的小結(jié),講到一個(gè)數(shù)據(jù)閉環(huán),有的公司已經(jīng)把生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控點(diǎn)做到兩千或者是三千以上,這個(gè)工作是大家需要做的,我們從整個(gè)的極片制造、電芯制造、電池PACK生產(chǎn)的數(shù)據(jù)形成閉環(huán),通過(guò)閉環(huán)之后來(lái)指導(dǎo)電池的更好制作。
這里做一個(gè)小總結(jié),我們認(rèn)為最終動(dòng)力電池制造的三大核心目標(biāo)是在制造成本、一次制造合格率和材料制造率是要朝著現(xiàn)有的CPK是1.33往2.0來(lái)邁進(jìn),現(xiàn)在目標(biāo)是這樣的,過(guò)程還是需要各位同行努力完成。
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評(píng)論