吉陽(yáng)智能陽(yáng)如坤：用標準化破局動(dòng)力電池大規模制造“困境”
12月14-15日，“第六屆動(dòng)力電池應用國際峰會(huì )(CBIS2021)”在江西贛州召開(kāi)。來(lái)自國內整車(chē)、動(dòng)力電池、材料、設備等產(chǎn)業(yè)鏈頭部企業(yè)和行業(yè)機構，以及國外部分在華產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)代表匯聚于此，共同圍繞新發(fā)展格局下，產(chǎn)業(yè)鏈交付、供應鏈安全與保障、雙碳目標與全球化市場(chǎng)新格局、材料技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)化應用等產(chǎn)業(yè)鏈核心議題進(jìn)行深入交流探討。
圖為深圳吉陽(yáng)智能科技有限公司董事長(cháng)陽(yáng)如坤作主題演講
在12月15日舉行的“成本壓力下的鋰電技術(shù)創(chuàng )新”主題論壇上，深圳吉陽(yáng)智能科技有限公司董事長(cháng)陽(yáng)如坤發(fā)表了題為“動(dòng)力電池制造新時(shí)代”的主題演講。
行業(yè)機構預測，在碳中和戰略背景下，到2060年，整個(gè)儲能產(chǎn)業(yè)的年均增長(cháng)率可以達到31%的規模;同時(shí)，在全球汽車(chē)加速電動(dòng)化的大背景下，動(dòng)力電池的需求也將在未來(lái)數十年維持較高增速。
陽(yáng)如坤指出，在這種產(chǎn)業(yè)大增長(cháng)發(fā)展背景下，電池已經(jīng)成為“通用目的產(chǎn)品”，是繼鋼鐵、CPU、機器人等產(chǎn)品后對人類(lèi)社會(huì )最為重要的產(chǎn)品，已成為諸多產(chǎn)業(yè)的“心臟”，“作為關(guān)鍵性產(chǎn)品，電池制造不應該按照過(guò)去3C的方式，應該按照制造業(yè)發(fā)展的規律來(lái)管控電池的制造。
據陽(yáng)如坤介紹，鋰電池產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)二十多年發(fā)展也呈現了四大規律：
第一個(gè)規律是市場(chǎng)整個(gè)波動(dòng)周期為五年，處于波動(dòng)中前進(jìn)，對電池產(chǎn)業(yè)尤其是裝備制造產(chǎn)業(yè)影響和挑戰都非常大;
第二個(gè)規律是能量密度和價(jià)格呈交叉發(fā)展的規律;
第三個(gè)是能量密度增長(cháng)的規律，統計數據顯示電池能量密度大概10年翻一番，基于材料、電池結構和制造技術(shù)的創(chuàng )新，每年提升7%~8%左右;
第四個(gè)是電池成本下降的規律，從1991年索尼開(kāi)始推動(dòng)電池產(chǎn)業(yè)化，到現在下降了97%。機構統計發(fā)現，過(guò)去多年每年電池價(jià)格下降在18%左右，其中，隨著(zhù)電池生產(chǎn)規模的擴大，成本下降更為明顯。陽(yáng)如坤表示，未來(lái)數年，電池成本每年下降8%左右的水平應該可以維持。
陽(yáng)如坤表示，過(guò)去10年，鋰電產(chǎn)業(yè)復合增長(cháng)率維持在40%-50%，預計未來(lái)30年，復合增長(cháng)率會(huì )維持在31%左右。
而上述規律之所以形成，一方面得益于電池材料和技術(shù)的不斷進(jìn)步;另一方面國家政策規劃支持、碳達峰和碳中和等戰略的推行也起到很大作用。此外，電池制造技術(shù)、工藝日新月異，商業(yè)模式和消費習慣的不斷變化也促成了產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。
在陽(yáng)如坤看來(lái)，盡管電池產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，但是過(guò)去電池制造完全是借鑒別的行業(yè)的經(jīng)驗進(jìn)行的簡(jiǎn)單組合。
從電池制造的探索和理解來(lái)看，真正屬于電池自身產(chǎn)業(yè)的制造，從2020年，產(chǎn)業(yè)界才逐步意識和開(kāi)始建立，“隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入純市場(chǎng)驅動(dòng)階段，我們發(fā)現對電池制造基礎架構研究不多、標準體系未建立、電池制造工程體系未曾深度研究、電池材料和裝備深度結合較少，這些都是大規模擴產(chǎn)建設階段，整個(gè)產(chǎn)業(yè)遇到的挑戰?！标?yáng)如坤表示，電池制造應該回歸本源，從電池的材料制造、微米級甚至納米級極片制造，到電芯、模組、PACK的制造，都要探索出符合其自身產(chǎn)業(yè)特性的制造理念和標準體系。
陽(yáng)如坤進(jìn)一步解釋道，“整個(gè)電池制造應該從工程化角度來(lái)看電池的安全質(zhì)量、規模、難點(diǎn)和痛點(diǎn)，要從本質(zhì)上認識電池的機理，從微觀(guān)到宏觀(guān)的過(guò)程，電池制造標準化應是工程的實(shí)踐邏輯+驗證解決，這是我們思維的出發(fā)點(diǎn)或者工程化的出發(fā)點(diǎn)?！?/p>
陽(yáng)如坤指出，當前，電池的制造安全恰恰是電池制造面臨的最大挑戰和問(wèn)題，“過(guò)去人們談電池安全主要聚焦在材料和使用過(guò)程等方面，而忽視了制造本身。”
從電池制造安全來(lái)看，陽(yáng)如坤認為主要是兩個(gè)層面：一是制造質(zhì)量，包括整個(gè)工藝過(guò)程，必須實(shí)現PPM級的制造管控;另一個(gè)是電池制造標準體系的構建與落地。
陽(yáng)如坤表示，目前汽車(chē)電池是“篩選”出來(lái)的，而不是直接造出來(lái)就能裝車(chē)的。目前全球最好的電芯制造合格率水平也就是95%~96%。未來(lái)能夠CPK2.0能做到以上，相信電池能夠不經(jīng)過(guò)篩選就直接裝車(chē)或在儲能上使用，這是我們的愿景。
陽(yáng)如坤認為，要實(shí)現上述愿景，需要實(shí)現電池制造的創(chuàng )新和突破，而這種創(chuàng )新和突破需要從工程原理出發(fā)?！?strong>目前電池制造最重要的在于標準建立，包括電芯的規格、工藝過(guò)程的標準化，這個(gè)過(guò)程需要進(jìn)行數據定義、數據模型建立，最終才能實(shí)現智能化的數據分析?！标?yáng)如坤直言，如果主數據和標準都沒(méi)有定義清楚，整個(gè)電池要實(shí)現過(guò)程的優(yōu)化是沒(méi)有太多的意義，很難實(shí)現真正統一的優(yōu)化，同時(shí)過(guò)程閉環(huán)也是空中樓閣。
據陽(yáng)如坤介紹，目前吉陽(yáng)智能正在聯(lián)合企業(yè)、機構和政府將整個(gè)電池制造過(guò)程的數據進(jìn)行定義，“用數據來(lái)管控整個(gè)電池制造過(guò)程的不確定性，能夠知道電池制造過(guò)程的切實(shí)性，這是我認為最重要的原則?！?/p>
陽(yáng)如坤表示，目前電池制造的標準化痛點(diǎn)在于尺寸規格、制造過(guò)程和材料的標準化，主要內容還是在于電池材料類(lèi)型、尺寸的數量及接口替換。電池尺寸規格的定義應是嚴格的定義，具備互換性，否則就沒(méi)有多大價(jià)值?！叭绻麄€(gè)工藝參數、測試標準、材料規格、制造過(guò)程，能夠實(shí)現很好定義，我認為能夠大大提升電池制造的合格率，同時(shí)也會(huì )使得電池成本通過(guò)標準化再降低20%-30%?！标?yáng)如坤補充道，尺寸規格和標準不僅會(huì )影響材料的供給和采購的成本，還會(huì )影響制造成本及設備的優(yōu)化和制造數據的收集，更重要的是會(huì )影響到智能制造數據模型的建立和優(yōu)化體系的建立。
在標準體系方面，陽(yáng)如坤建議應采用“前標準”的方法，也即先定義標準由整個(gè)產(chǎn)業(yè)來(lái)做，在推行的過(guò)程中不斷優(yōu)化、完善，“從電池的產(chǎn)品、尺寸規格、制造規范、智能制造模型的定義均應采取這種‘前標準’的思路來(lái)解決，而不是放任標準野蠻生長(cháng)，誰(shuí)是行業(yè)老大，誰(shuí)就成為行業(yè)標準的這種‘后標準’模式?！?/p>
未來(lái)，動(dòng)力電池大規模制造會(huì )對精度、制造安全、成本和效率有著(zhù)極高的要求，而通過(guò)標準化解決多尺度、多物理場(chǎng)耦合、多元、異構、海量數據、控形等問(wèn)題，對智能制造的成本將會(huì )有大幅提升。
陽(yáng)如坤指出，過(guò)去裝備的制造基本上還處于基于碼盤(pán)計數位置閉環(huán)階段;隨后迭代到邊緣計算。在邊緣計算層面，主要將來(lái)料的參數、過(guò)程參數、輸出參數拿到一個(gè)閉環(huán)過(guò)程實(shí)現制造的過(guò)程。我們并不清楚，如果我們能在第三個(gè)環(huán)，也就是制造產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程和來(lái)料、過(guò)程和制造質(zhì)量實(shí)行閉環(huán)建立起來(lái);例如張力，我們就能夠知道張力真正應該控制到什么程度，對電池的一致性和安全才是最好的，這是我認為整個(gè)產(chǎn)業(yè)的基本思想。
“基于這些，就可以把極片制造、電芯制造和PACK制造，和整個(gè)大數據實(shí)現閉環(huán)，當然這里最重要的還是數據定義，建立數據模型，最后實(shí)現制造過(guò)程的閉環(huán)?！标?yáng)如坤表示，“電池制造就是六大指標，把這六大指標進(jìn)行很好的管控，未來(lái)整個(gè)電池能夠實(shí)現高質(zhì)量發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現電池不再需要篩選，就能直接裝在汽車(chē)上?！?/p>
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