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做好一块续航长、不起火的锂电池为什么这么难?MK体育- MK体育官方网站- APP
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电池排布要考虑力学方面的挑战。我们日常生活里都用电池,看似对电池现象很熟悉,但动力电池体积大、数量多,有很多普通人想象不到的问题。孙华军说:“刀片电池有一个典型的技术创新就是电池密排技术,电池在充放电过程中是有膨胀的,它们有非常大的力产生。如果是三块电池堆在一起比较简单,但当一百多块电池连续堆叠,就极大地增加了动力电池系统设计的难度,整个行业从前都没有做过这样的产品。我们要保证每块电池在正确的位置上,保证电池两边约束的尺寸、电池的厚度等的一致性。除了电池特性,任何工业化的产品,虽然可能外观上看几乎一模一样,实际上并不是,它们在精度上是有公差的。所以,刀片电池要做好,我们必须要考虑到这些因素。我们对精度的要求非常高,例如整个电池涂覆宽度最大可达 2米,尺寸精度要控制在正负 5毫米以内。堆叠位置的精度,我们要控制在 0.2毫米以内。”
不仅仅是比亚迪,其他企业在推出新品时也要解决工艺问题。蜂巢能源的前身是长城汽车的动力电池事业部,引入外部投资拆分独立出来之后,专门做动力电池业务。他们现在的主力产品也是长薄型电池。比亚迪做的是最长接近1米的长刀,蜂巢做的是最长不超过 600毫米的短刀电池。蜂巢能源执行副总裁兼董事会秘书王志坤在电池行业已经工作了十八年。他说:“我们可以看到,锂电池一开始主要是应用在3C数码类产品上,所以最早普及起来的是圆柱电池和与之相匹配的卷绕工艺。但我们判断,从结构方面来看,在圆柱、软包和方形硬壳三种形式的电池中,方形硬壳在动力电池市场的占比会不断提高。而且在车上面,电池容量的大幅增加也是一个明显的趋势。综合下来看,电池就只能往长薄的方向发展。”
王传福给外界的印象是一个成功的企业家,但他同时也一直是个工程专家。工程师思维给比亚迪创造了巨大的利润。比亚迪进入锂电池领域的初期,电池会发生“鼓肚子”的现象,品质不稳定。要想解决这个问题,需要建干燥室。当时,干燥室的造价非常昂贵,日本还垄断着生产技术和设备。既然原理是要降低空气中的水分,王传福想出了另外一条路。他提出在一间房间里,放很多干燥剂,开始作业的时候,将门封住,电池从很小的窗口进出,这样的情况下,湿度明显降低。后来他们又研究发现,人会产生大量的水分,所以又让员工戴上口罩,电池“鼓肚子”的问题就明显改善了。这一工程上的创新经过改进变成了“工人加夹具”模式,被中国的锂电池厂广为效仿。在中国锂电池的起步阶段,资金有限,还面临日本的技术垄断,这些工程上的创新让中国企业能够存活下来,谋求进一步发展。
当时,国际市场上锂离子电池的价格在8到10美元每块,比亚迪用工人加夹具的方法生产的锂离子电池一下就把价格打到2.5美元。墨柯(本名聂昕,动力电池和新能源汽车领域研究者。创立锂电池调研和咨询机构真锂研究。)在这个行业待了接近二十年,他向我们讲述了日本、韩国和中国电池产业的此消彼长。他说:“索尼把锂电池商业化之后,日本企业迅速形成了完整的产业链。有段时间,日本的手机、笔记本电脑、数码相机统治全球,就因为它的锂电池产业强大。锂电池技术扩散到韩国和中国的过程里,韩国的办法是先买一套日本的设备回来拆解,然后把设备仿制得一模一样,生产的产品也基本一样,但成本就低很多。那个时候,韩国的三星和 LG是日本企业最大的竞争对手。”
1999年,陈立泉参加了一个关于是否成立锂电池公司的咨询会,这家公司就是后来的ATL。2011年曾毓群将动力电池事业部从ATL中独立出来,迁往宁德,就成了现在的宁德时代。陈立泉回忆道:“第一次会议,技术方面来了两个人。一个是从武汉理工大学留学美国的,一个是真正的美国人。那个美国人开会时一句话不说,后来我才知道他是做什么的。他在一家做胶片的公司涂了二十年胶片。锂离子电池生产中有一个叫作涂布的关键工序,涂正极片和负极片,与涂胶片非常相似。中国科学院感光所也有涂胶片的技术,所以他们开了涂布机的公司,我们第一个涂布机就是跟感光所合作的。我想他涂了二十年胶片,涂布技术上肯定没问题。开完会之后,我给他们写了五项建议,就是说公司可以成立,但如果只靠这两个人发展不起来,一定要靠自己。后续科技不行的话肯定不行。”
曾毓群本科毕业于上海交大,后来到新科电磁厂工作。新能先锋总经理助理罗晓枫学生时代曾经在这里做过暑期工。她回忆说:“这家公司有专门的职工培训,属于当年东莞规模大又正规的企业,发展最好的时候,下班的工人出大门时脚挨着脚。”新科电磁厂出来的几个同事现在都是宁德时代的高管,陈卫则创办了锂电池负极龙头企业上海璞泰来新能源科技股份有限公司(简称“璞泰来”)。王传福本科毕业于中南大学,硕士就读于北京有色金属研究总院,曾经是全国最年轻的处长。已经做了三十九年电池的亿纬锂能,其创始人刘金成本科毕业于电子科技大学,被分配到国营 752厂。国营 752厂隶属于电子工业部,是全国最大的综合性电池厂。后来,他又考取了武汉大学电化学硕士,创业后继续深造,读了华南理工大学的博士。
这些人都是高考扩招前选拔出来的优秀人才,受过很好的大学教育和制造业训练。他们知道如何通过学习来解决问题、获得进步。陈立泉说:“2010年,我做了一个《中国锂电如何突围》的报告,当时日本企业的市场占有率一直在往下掉,韩国企业的市场占有率一直在往上升。中国企业的市场占有率是上升了一段之后就持平了。我曾经被韩国邀请去做兼职教授,对他们的情况很了解。韩国是制,政府把科研经费给到三家大企业,学校从企业拿钱。我提了一个建议,就是中国政府要支持锂电池行业,同时研究机构、大学要跟企业合作,尽快将先进技术产业化。当时ATL的董事长张毓捷也在,他跟我讲,锂电突围将从 ATL开始。 ”2011年,ATL的动力电池部迁往宁德,成为全中资企业,改名CATL,也就是宁德时代。为了聚集人才,尽快发展锂电技术,宁德时代成立了专家委员会。到 2014年中国锂离子动力电池的世界市场占有率已超过韩国和日本,稳居全球第一。