吉阳智能阳如坤:用标准化破局动力电池大规模制造“困境”
发布时间:2021-12-15 14:19:00
关键词:CBIS2021

  12月14-15日,“第六届动力电池应用国际峰会(CBIS2021)”在江西赣州召开。来自国内整车、动力电池、材料、设备等产业链头部企业和行业机构,以及国外部分在华产业链企业代表汇聚于此,共同围绕新发展格局下,产业链交付、供应链安全与保障、双碳目标与全球化市场新格局、材料技术突破与产业化应用等产业链核心议题进行深入交流探讨。


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图为深圳吉阳智能科技有限公司董事长阳如坤作主题演讲


  在12月15日举行的“成本压力下的锂电技术创新”主题论坛上,深圳吉阳智能科技有限公司董事长阳如坤发表了题为“动力电池制造新时代”的主题演讲。


  行业机构预测,在碳中和战略背景下,到2060年,整个储能产业的年均增长率可以达到31%的规模;同时,在全球汽车加速电动化的大背景下,动力电池的需求也将在未来数十年维持较高增速。


  阳如坤指出,在这种产业大增长发展背景下,电池已经成为“通用目的产品”,是继钢铁、CPU、机器人等产品后对人类社会最为重要的产品,已成为诸多产业的“心脏”,“作为关键性产品,电池制造不应该按照过去3C的方式应该按照制造业发展的规律来管控电池的制造。


  据阳如坤介绍,产业经过二十多年发展也呈现了四大规律:


  第一个规律是市场整个波动周期为五年,处于波动中前进,对电池产业尤其是装备制造产业影响和挑战都非常大;


  第二个规律是能量密度和价格呈交叉发展的规律;


  第三个是能量密度增长的规律,统计数据显示电池能量密度大概10年翻一番,基于材料、电池结构和制造技术的创新,每年提升7%~8%左右;


  第四个是电池成本下降的规律,从1991年索尼开始推动电池产业化,到现在下降了97%。机构统计发现,过去多年每年电池价格下降在18%左右,其中,随着电池生产规模的扩大,成本下降更为明显。阳如坤表示,未来数年,电池成本每年下降8%左右的水平应该可以维持。


  阳如坤表示,过去10年,锂电产业复合增长率维持在40%-50%,预计未来30年,复合增长率会维持在31%左右。


  而上述规律之所以形成,一方面得益于电池材料和技术的不断进步;另一方面国家政策规划支持、碳达峰和碳中和等战略的推行也起到很大作用。此外,电池制造技术、工艺日新月异,商业模式和消费习惯的不断变化也促成了产业高速发展。


  在阳如坤看来,尽管电池产业经过了多年的发展,但是过去电池制造完全是借鉴别的行业的经验进行的简单组合。


  从电池制造的探索和理解来看,真正属于电池自身产业的制造,从2020年,产业界才逐步意识和开始建立,“随着产业进入纯市场驱动阶段,我们发现对电池制造基础架构研究不多、标准体系未建立、电池制造工程体系未曾深度研究、电池材料和装备深度结合较少,这些都是大规模扩产建设阶段,整个产业遇到的挑战。”阳如坤表示,电池制造应该回归本源,从电池的材料制造、微米级甚至纳米级极片制造,到电芯、模组、PACK的制造,都要探索出符合其自身产业特性的制造理念和标准体系。


  阳如坤进一步解释道,“整个电池制造应该从工程化角度来看电池的安全质量、规模、难点和痛点,要从本质上认识电池的机理,从微观到宏观的过程,电池制造标准化应是工程的实践逻辑+验证解决,这是我们思维的出发点或者工程化的出发点。”


  阳如坤指出,当前,电池的制造安全恰恰是电池制造面临的最大挑战和问题,“过去人们谈电池安全主要聚焦在材料和使用过程等方面而忽视了制造本身。


  从电池制造安全来看,阳如坤认为主要是两个层面:一是制造质量,包括整个工艺过程,必须实现PPM级的制造管控;另一个是电池制造标准体系的构建与落地。


  阳如坤表示,目前汽车电池是“筛选”出来的,而不是直接造出来就能装车的。目前全球最好的电芯制造合格率水平也就是95%~96%。未来能够CPK2.0能做到以上,相信电池能够不经过筛选就直接装车或在储能上使用,这是我们的愿景。


  阳如坤认为,要实现上述愿景,需要实现电池制造的创新和突破,而这种创新和突破需要从工程原理出发。“目前电池制造最重要的在于标准建立,包括电芯的规格、工艺过程的标准化,这个过程需要进行数据定义、数据模型建立,最终才能实现智能化的数据分析。”阳如坤直言,如果主数据和标准都没有定义清楚,整个电池要实现过程的优化是没有太多的意义,很难实现真正统一的优化,同时过程闭环也是空中楼阁


  据阳如坤介绍,目前吉阳智能正在联合企业、机构和政府将整个电池制造过程的数据进行定义,“用数据来管控整个电池制造过程的不确定性,能够知道电池制造过程的切实性,这是我认为最重要的原则。”


  阳如坤表示,目前电池制造的标准化痛点在于尺寸规格、制造过程和材料的标准化,主要内容还是在于电池材料类型、尺寸的数量及接口替换。电池尺寸规格的定义应是严格的定义,具备互换性,否则就没有多大价值。“如果整个工艺参数、测试标准、材料规格、制造过程,能够实现很好定义,我认为能够大大提升电池制造的合格率,同时也会使得电池成本通过标准化再降低20%-30%。”阳如坤补充道,尺寸规格和标准不仅会影响材料的供给和采购的成本,还会影响制造成本及设备的优化和制造数据的收集,更重要的是会影响到智能制造数据模型的建立和优化体系的建立。


  在标准体系方面,阳如坤建议应采用“前标准”的方法,也即先定义标准由整个产业来做,在推行的过程中不断优化、完善,“从电池的产品、尺寸规格、制造规范、智能制造模型的定义均应采取这种‘前标准’的思路来解决,而不是放任标准野蛮生长,谁是行业老大,谁就成为行业标准的这种‘后标准’模式。”


  未来,动力电池大规模制造会对精度、制造安全、成本和效率有着极高的要求,而通过标准化解决多尺度、多物理场耦合、多元、异构、海量数据、控形等问题,对智能制造的成本将会有大幅提升。


  阳如坤指出,过去装备的制造基本上还处于基于码盘计数位置闭环阶段;随后迭代到边缘计算。在边缘计算层面,主要将来料的参数、过程参数、输出参数拿到一个闭环过程实现制造的过程。我们并不清楚,如果我们能在第三个环,也就是制造产品的整个过程和来料、过程和制造质量实行闭环建立起来;例如张力,我们就能够知道张力真正应该控制到什么程度,对电池的一致性和安全才是最好的,这是我认为整个产业的基本思想。


  “基于这些,就可以把极片制造、电芯制造和PACK制造,和整个大数据实现闭环,当然这里最重要的还是数据定义,建立数据模型,最后实现制造过程的闭环。”阳如坤表示,“电池制造就是六大指标,把这六大指标进行很好的管控,未来整个电池能够实现高质量发展,进而实现电池不再需要筛选,就能直接装在汽车上。”

稿件来源: 电池中国网
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