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    動力電池技術新能量足(產經觀察·走近“新三樣”)

    來源:人民日報2024-01-24 10:19:03

    我國動力電池累計銷量達616.3吉瓦時,同比增長32.4%;累計裝車量387.7吉瓦時,同比增長31.6%;累計出口達127.4吉瓦時,同比增長87.1%。全球裝車量前10名的動力電池企業中,中國企業占據6席……1月11日,2023年動力電池產業成績單出爐。

    得益于持續不斷的技術創新、產業結構創新和商業模式創新,我國動力電池產業市場規模連續7年全球領先,產業領先地位持續鞏固。

    直擊續航、補能“痛點”,持續發力材料體系創新和結構創新

    電池體積利用率達83.7%,排名全球第一;充電15分鐘,續航增加超500公里,是目前全球量產充電速度最快的磷酸鐵鋰電池……2023年底上市的極氪007純電轎跑,首次搭載了75度電、最大續航里程達688公里的極氪自研金磚電池。這一電池不僅讓磷酸鐵鋰電池包質量能量密度比傳統三元鋰電池包提升超10%,更真正實現“一刻充電行千里”。

    6時30分從上海出發,20時33分抵達廈門,全程不加電行駛1044公里……2023年12月,蔚來汽車創始人、董事長兼首席執行官李斌測試蔚來“150度電池包”,耗時約14小時成功完成1000公里續航挑戰。

    繼量產動力電池單體能量密度突破300瓦時每公斤、純電動乘用車平均續駛里程超過460公里之后,2023年我國動力電池企業持續發力結構創新和電化學體系創新,技術水平再上新臺階。

    “為了能在‘寸土寸金’的電池包內放置更多電芯,工程團隊對電池包結構進行了徹底改造。”極氪智能科技副總裁謝世濱告訴記者,相較傳統設計,金磚電池采樣線路總長度縮短了157米,核心零部件數量減少35%。

    極氪通過對電池倉空間的極致利用,讓動力電池續航能力更強。零跑汽車則選擇了電池底盤一體化(CTC)技術。2024年1月10日,零跑汽車宣布,3月上市的全新車型C10將搭載零跑CTC2.0技術。“體積利用率可達79%,零部件數量減少28%,結構件成本降低27%,整車扭轉剛度提升48%,系統輕量化水平提升15%,還可實現不起火、不爆炸、720秒無熱擴散。”零跑電池產品線副總裁宋憶寧說,從大模組到無模組,從電池外掛到一體集成,國內企業堅持差異化創新,站上全球電池技術前沿。

    相較于結構創新,以固態電池為代表的動力電池電化學體系的顛覆性創新,將有望徹底解決動力電池的續航、補能和安全難題。2023年7月,豐田汽車宣布固態電池研發實現重大突破,并將于2027年實現量產。此后,上汽、廣汽、長安等車企都表示將于2027年前實現固態電池量產。

    走進清陶(昆山)能源發展股份有限公司,研發人員正與上汽創新研究開發總院的工程師們緊鑼密鼓地推進第一代半固態電池的量產工作。“我們與上汽聯合開發的第一代半固態電池,今年三季度將率先量產,并搭載在智己品牌的全新車型上。”清陶能源總經理李崢說,搭載這一代半固態電池技術的新車最大續航里程可超過1000公里,充電10分鐘續航增加400公里。接下來,第二代半固態電池,在性能更優的前提下,將比現有的電池產品成本降低10%—30%,并快速完成“10萬輛級規模”的量產搭載。

    “眼下,我們正在穩步推進鈉電池、磷酸錳鐵鋁電池、凝聚態電池實現量產,同時積極儲備面向未來的下一代電池技術,以期引領新能源行業降本增效。”寧德時代首席制造官、工程制造與研發體系聯席總裁倪軍告訴記者,面對行業新機遇新挑戰,我國動力電池企業沒有也不會停止創新的腳步。

    破解成本、效率“難點”,推動產業結構、商業模式創新

    地面一塵不染,設備潔凈整齊,進入要穿白色防塵服……走進浙江衢州極電新能源科技有限公司三電智能制造工廠(以下簡稱“衢州極電工廠”)電芯車間,仿佛置身于一間龐大的醫院手術室。這里的空氣潔凈系統,能確保每立方米空氣中5微米以上的粉塵顆粒少于293個;近乎“0水分”的控制系統,讓車間濕度僅為撒哈拉沙漠一年中最低濕度的一半水平,確保單電芯水分含量比例小于萬分之二。

    這座建筑面積146萬平方米、全球最大的三電及儲能系統智能制造綜合基地,由吉利控股全資打造,從建設到投產只用了14個月。2023年,涉足電芯制造且已取得階段性成果的整車企業,不只吉利一家。

    2023年11月24日,時代長安動力電池有限公司生產的首款標準電芯在四川宜賓三江新區下線。按照規劃,長安汽車將在2030年推出液態、半固態、固態等8款電芯,形成不低于150吉瓦時的電池產能;首款成組效率達到86%的CTC技術,將于今年量產。

    半個多月后,廣汽埃安旗下因湃電池智能生態工廠竣工。該工廠投資109億元,規劃建設36吉瓦時動力電池和儲能電池產能,可滿足60萬輛新能源汽車的裝載需求。據悉,廣汽自主研發、電芯能量密度可達400瓦時每公斤的固態電池,計劃于2026年量產裝車。

    “新能源汽車競爭進入下半場,焦點除了智能化,還有能源補給。整車企業要有能力提供更加便捷、更加便宜、更加綠色的能源,來滿足消費者對綠色出行的需求。”廣汽集團總經理馮興亞說,廣汽發力能源生態板塊,旨在提升硬產品之外的軟性競爭力。

    吉利控股集團總裁、極氪智能科技首席執行官安聰慧表示,動力電池是新能源汽車最核心、最昂貴的零部件之一,事關成本,也事關安全、續航和充電效率等用戶直接體驗。車企全棧自研電池,是提升技術實力、深挖品牌“護城河”、掌握競爭主動權的關鍵一環。

    “不管采用外購電芯還是自研電芯,對整車企業而言,都要做到電與車的完美結合。”安聰慧說,平臺化、通用化、標準化的外購電芯與為車量身定制的電芯,在用戶體驗上的區別可能就是98分和100分,“這兩分的差距,就是極氪的差異化競爭優勢。”

    “整車企業布局動力電池全產業鏈,并在電芯自研自產上取得實質性進展,改變了動力電池既有的產業分工和產業結構,推動了技術進步和產品迭代。”中國汽車工業協會秘書長助理、動力電池產業創新聯盟副秘書長王耀表示,2023年,我國動力電池商業模式創新也取得突破性進展,其標志性事件是蔚來汽車先后與長安、吉利兩大主機廠在換電業務上展開合作。

    據介紹,換電模式以及由此催生的純電動汽車“車電分離”銷售模式,是我國新能源汽車商業模式創新的重大成果之一。工業和信息化部多次明確表示,支持新能源汽車換電模式發展,并啟動應用試點。但是,由于各車企、各電池企業電池包規格不統一,換電站無法兼容,讓這一模式無法充分發揮出優勢。

    “換電模式共享化,有助于突破動力電池全生命周期管理的關鍵障礙。”王耀認為,傳統模式下,車身與電池的所有權和處置權在消費者手中,給規范化、規?;厥绽脦硪欢y度,“車電分離模式有望催生專業的電池銀行、電池管理公司,它們租售、托管的電池有規模、易規范、數據齊全,有利于提升電池報廢后的梯次利用和拆解回收效率。”

    圍繞安全、減碳“焦點”,全面實施智能化、綠色化轉型

    18道關鍵工序,全流程產線100%自動作業;超200臺智能搬運機器人,實現自動上線、線邊物料循環配送等多場景自動運輸;行業首創的極片“雙泵耦合技術”與“β射線與激光雙光控制監測反饋系統”,在線實時糾錯……步入衢州極電工廠,高度自動化、智能化帶來的高效率和高品質,讓人大開眼界。

    “作為浙江省首家三電‘未來工廠’試點企業,衢州極電工廠以‘5G+工業互聯網’為載體,深度融合大數據、人工智能、數字孿生等先進技術。如今,電芯工廠實現了單線每2.5秒下線一顆電芯的行業領先水平,電池工廠實現了1分鐘每條產線可同時處理46顆電芯的行業高效率。”謝世濱說。

    全面推進智能制造,讓我國動力電池企業在成本、效率、產品良率等核心指標上持續領跑全球,為產品“走出去”打下了堅實基礎。同時,我國動力電池企業積極應對歐盟電池法案,通過打造零碳工廠、建立國際互認的碳足跡核算體系等實施綠色化轉型。

    打開廠房設施管理系統電子看板,寧德時代旗下四川時代新能源科技有限公司五大工廠的實時能耗一目了然。

    四川時代廠房負責人胥彬告訴記者,系統檢測分析發現,工廠63%的能耗由設備產生,37%的能耗來源于生產用氣及制冷設備。企業隨后將節能降耗的關注點由用氣制冷轉向設備端。2023年3月,四川時代研發了一套全新的生產全環節能耗數字化管理系統,讓設備可實現按需開機,還能像智能手機“熄屏”一樣進入待機模式。

    目前,四川時代80%以上的能源來自水電,每年可減少碳排放40萬噸。“全水電+零碳天然氣”的綠色能源解決方案,幫助企業在2022年3月成為全球首家電池零碳工廠。“接下來,我們將全力推動節能減碳向上游一級、二級供應商延伸。”四川時代新能源科技有限公司總經理朱云峰說。(王政)

     

    (責任編輯:賈偉)

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