新能源汽車代表著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的“心臟”，關(guān)系到主機(jī)廠供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性和競(jìng)爭(zhēng)力。全國(guó)乘聯(lián)會(huì)秘書長(zhǎng)崔東樹認(rèn)為，整車企業(yè)自造電池是趨勢(shì)，因?yàn)殡姵氐某杀菊急忍?，至少占到整車價(jià)格的25%左右。

不盡相同的自研之路

從全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)看，陸續(xù)有主機(jī)廠切入動(dòng)力電池領(lǐng)域，其中既包括大眾、本田、特斯拉等國(guó)際廠商，也可以看到比亞迪、廣汽、長(zhǎng)城、吉利、蔚來(lái)等國(guó)內(nèi)車企的身影。

作為引領(lǐng)汽車電動(dòng)化趨勢(shì)的公司，特斯拉很早即布局動(dòng)力電池領(lǐng)域，從與合作伙伴共同建廠到自研。4月投產(chǎn)的特斯拉德州超級(jí)工廠，交付了第一批裝有4680自研電芯、一體式壓鑄前車身和結(jié)構(gòu)性電池的汽車。4680電池于2020年發(fā)布，采用無(wú)極耳設(shè)計(jì)，硅碳負(fù)極材料，干電極技術(shù)，電池的能量密度將達(dá)到300kWh/kg，相比于2170電池，容量提高5倍，輸出功率提升6倍，將使整車?yán)m(xù)航里程增加16%，成本降低14%，被評(píng)價(jià)為具有顛覆性的電池。

今年3月，大眾汽車與合作伙伴宣布將在西班牙建造一座巨型電動(dòng)汽車電池工廠，這是規(guī)劃中的六座工廠中的第三座。與此同時(shí)，該公司正在研發(fā)磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、高錳電池和固態(tài)電池。根據(jù)大眾汽車的“2030 NEW AUTO戰(zhàn)略”，在電池方面，計(jì)劃通過(guò)建立新的合作伙伴關(guān)系，解決從原材料到回收利用過(guò)程中出現(xiàn)的所有問(wèn)題，搭建一條可控的電池供應(yīng)鏈。

再將目光轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)，從比亞迪的“刀片”、廣汽埃安的“彈匣”，到東風(fēng)嵐圖的“琥珀”和“云母”，再到長(zhǎng)城的“大禹”等，國(guó)內(nèi)主機(jī)廠在動(dòng)力電池自研方面正快馬加鞭。

從電池制造商轉(zhuǎn)型為車企的比亞迪，是國(guó)內(nèi)最早押注新能源汽車的主機(jī)廠之一，電池技術(shù)也是其優(yōu)勢(shì)所在，其自研的“刀片電池”把磷酸鐵鋰重新拉回“主賽道”。通過(guò)對(duì)于電池包結(jié)構(gòu)的重塑，比亞迪“刀片電池”在成組時(shí)可以跳過(guò)“模組”，體積利用率相較傳統(tǒng)的有模組電池包提升50%以上，續(xù)航里程達(dá)到了高能量三元鋰電池的同等水平。由于去掉了“模組”這一層中間結(jié)構(gòu)，使得電池系統(tǒng)的復(fù)雜度大幅下降，由此也帶來(lái)了更高的產(chǎn)品穩(wěn)定性和更低的故障率。

國(guó)內(nèi)的造車新勢(shì)力同樣大舉發(fā)力。蔚來(lái)自研的三元鐵鋰標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航電池包(75kWh)，采用了三元鋰與磷酸鐵鋰電芯混合排布的方式，綜合了三元鋰電池的高能量密度、較好的低溫性能，以及磷酸鐵鋰電池的高安全、低成本等優(yōu)點(diǎn)。

對(duì)主機(jī)廠而言，自研動(dòng)力電池涉及到多方面的考量，各家主機(jī)廠正沿著自己找到的路線推進(jìn)。

電池質(zhì)量的挑戰(zhàn)

天風(fēng)證券認(rèn)為，汽車主機(jī)廠布局動(dòng)力電池，擁有幾方面優(yōu)勢(shì)：動(dòng)力電池技術(shù)趨于成熟，主機(jī)廠具備后發(fā)優(yōu)勢(shì)；背靠主機(jī)廠，動(dòng)力電池出貨增長(zhǎng)快且穩(wěn)定；主機(jī)廠對(duì)車?yán)斫飧?，車端需求可以直接穿透到電池；新技術(shù)、工藝和設(shè)備可以快速應(yīng)用；電池和底盤同步開發(fā)，更易應(yīng)用CTC等技術(shù)方案。

盡管如此，主機(jī)廠自研電池還要面對(duì)研發(fā)、原材料、投資等挑戰(zhàn)。動(dòng)力電池的核心技術(shù)指標(biāo)包括能量密度、充放電倍率、循環(huán)壽命、安全性、可靠性等，電池質(zhì)量將影響到整車的安全性和消費(fèi)者的滿意度。

根據(jù)中國(guó)消費(fèi)者協(xié)會(huì)公布的《2021年全國(guó)消協(xié)組織受理投訴情況》，新能源汽車成為投訴新熱點(diǎn)，電池質(zhì)量是主要問(wèn)題之一。近日，工信部等五部門發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)新能源汽車企業(yè)安全體系建設(shè)的指導(dǎo)意見》，從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)、事故響應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)安全等方面提出22條原則性要求，其中包括提高動(dòng)力電池安全水平。工信部表示，動(dòng)力電池是新能源汽車的核心部件，提高動(dòng)力電池安全是核心要素。

業(yè)內(nèi)人士指出，新能源汽車動(dòng)力電池種類較多，包括磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池，以及鉛酸電池、鎳氫電池、錳酸鋰電池等。按封裝形式區(qū)分，鋰電池分為圓柱、方形和軟包。無(wú)論哪種技術(shù)路線，電池的質(zhì)量保證過(guò)程都是復(fù)雜且多方面的，從材料研發(fā)開始，原材料加工，電芯生產(chǎn)，到電池模組裝配，品控伴隨著生產(chǎn)的每一步。

共尋質(zhì)量保障的路徑

汽車產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，電池質(zhì)量的保證需要產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)作。

近兩年，光學(xué)和光電設(shè)備公司蔡司加大投入，以新能源汽車“三電”系統(tǒng)質(zhì)量解決方案為切入點(diǎn)，入局新能源汽車領(lǐng)域。

鋰電池是目前新能源汽車電池的一個(gè)主流方向，無(wú)論疊片技術(shù)還是卷繞技術(shù)，如何在研發(fā)和生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)做好質(zhì)量檢驗(yàn)，都是重要命題。蔡司專家介紹，工業(yè)顯微鏡和X射線等精密的光學(xué)測(cè)量設(shè)備，可以保障制造商及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池隱患。

例如在材料研發(fā)環(huán)節(jié)，電芯材料的微觀結(jié)構(gòu)將決定電池的性能，需要各種分析解決方案來(lái)了解材料和電池性能之間的關(guān)系。蔡司以光學(xué)顯微鏡、聚焦離子束掃描電子顯微鏡以及用于無(wú)損3D成像的X射線顯微鏡構(gòu)成表征材料微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和電氣特性所需的解決方案，這些解決方案相互關(guān)聯(lián)，從而能分析出局部屬性對(duì)整體性能的影響。在電芯生產(chǎn)環(huán)節(jié)，無(wú)損CT檢測(cè)助力電池廠商找到電池發(fā)熱、失效及短路等根本原因，從源頭避免缺陷電芯流入市場(chǎng)。在模組裝配環(huán)節(jié)，無(wú)損CT檢測(cè)是新能源汽車電池模組裝配的必要步驟，CT掃描必須能夠分析到微米級(jí)金屬顆粒以及微米級(jí)缺陷，以確保裝配質(zhì)量和進(jìn)行失效分析。蔡司微焦點(diǎn) X 射線管能以高分辨率和高效率對(duì)電池及其模組進(jìn)行更好的CT成像，X射線光學(xué)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的結(jié)合保證了電池及其模組檢測(cè)的精確性、機(jī)器的穩(wěn)定性和操作的可靠性。

蔡司工業(yè)CT和工業(yè)顯微鏡確保電池研發(fā)和生產(chǎn)中的質(zhì)量檢驗(yàn)

新能源汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車在內(nèi)部構(gòu)造上截然不同，不僅是電池，整個(gè)三電系統(tǒng)作為核心部件，關(guān)系到整車的品質(zhì)。

在電機(jī)方面，從保時(shí)捷開始，主機(jī)廠相繼布局基于800V電壓平臺(tái)的新車，通用、大眾、奔馳、現(xiàn)代、比亞迪、廣汽埃安、吉利極氪、北汽極狐、小鵬汽車等均有所動(dòng)作。不斷提高的電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)于電機(jī)旋轉(zhuǎn)類零件提出超高的精度要求，新一代電機(jī)帶來(lái)的挑戰(zhàn)涉及發(fā)卡和定子的精準(zhǔn)生產(chǎn)和裝配，以及定子和轉(zhuǎn)子中疊片的制造。蔡司生產(chǎn)接觸式和光學(xué)測(cè)量設(shè)備，涵蓋質(zhì)量管理過(guò)程的各個(gè)方面，可以幫助電機(jī)制造商建立整個(gè)檢測(cè)鏈。比如用傳統(tǒng)三坐標(biāo)配上激光測(cè)頭測(cè)量現(xiàn)在最流行的發(fā)卡電機(jī)，對(duì)里面的扁銅線進(jìn)行檢測(cè)。

使用蔡司三坐標(biāo)和光學(xué)測(cè)頭進(jìn)行電機(jī)測(cè)量

另?yè)?jù)了解，于4月26日舉行的2022蔡司創(chuàng)新產(chǎn)品春季發(fā)布會(huì)上，新能源汽車解決方案依然是重點(diǎn)之一。

4月26日-5月18日，蔡司在線舉辦2022年創(chuàng)新產(chǎn)品春季發(fā)布會(huì)

新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，咨詢機(jī)構(gòu)EV-Volumes的數(shù)據(jù)顯示，2021年全球新能源車型累計(jì)銷量近650萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)108%。我國(guó)已連續(xù)7年位居全球第一新能源汽車銷量第一，根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2021年累計(jì)銷售達(dá)352.1萬(wàn)輛。

新能源汽車將會(huì)改變整個(gè)汽車工業(yè)，過(guò)程中伴隨著技術(shù)革新、升級(jí)，這離不開先進(jìn)制造、通信、材料、檢測(cè)等助力。各懷絕技的參與者們，為該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造出巨大的想象空間。