半岛彩票:市场占有率60%：中国动力电池如何后来居上

　　动力电池的里子鲜为人知，值得讲述。因为它们是每一家动力电池企业、中国动力电池行业能否走远的护城河。这里面全是日积月累的功夫。每一项技术进步需要的是对电池理解的加深，攻克若干项工程难题，天文数字的研发投入，成千上万的硕士、博士工程师。我们常说中国制造业要从劳动密集型向技术密集型攀登，动力电池行业就是攀登的一个阶段性成果。它是把上世纪90年代以来制造业积累的生产经验、工程能力、制造业方浓缩到这一种产品里。

　　我们探访了比亚迪、亿纬锂能、国轩高科、蜂巢能源的生产车间。一开始就让我们非常困惑的是，所有企业的保密程度都非常高。车间靠近走廊的那面墙是透明的玻璃，每家企业都是让我们通过玻璃看车间里的生产，并且不允许任何形式的拍摄。在进大门时，有的工厂门卫就把印有公司名称的镜头专用贴纸贴在我们的手机镜头上，还要确认我们每人一共带了几部手机。我们探访过不少行业的工厂车间，这种情况是第一次遇到。据说，他们同行之间也不会到对方的车间里参观。

　　动力电池的生产工序、建工厂的框架有公开出版物。这就像我们去了四家老字号的麻辣火锅店，火锅底料好像就是那么多材料组成的，但每一家都说自己家的底料是独门配方，不能外传。火锅底料有秘方是大概每个中国人都能理解的，但动力电池是一个工业产品，为什么会保密成这样？

　　消费者关心的安全性、续航里程、电池寿命等痛点，都是跟电池的生产相关的。国轩高科经开工厂的副总经理曾强是从国轩高科做电动大巴时就入行的资深制造专家。他最怕的三样东西是水分、毛刺和粉尘。

　　排第一的是水分。“锂电池很怕水，因为它的正负极材料，如果有水分在里面，很容易引起电池的鼓胀，气体会排不出去。水分还会产生一种叫作析锂的现象，增加电池短路的隐患，所以特别潮湿的地方其实不太适合建电池厂，即使建了，你除湿投入的成本也要高很多，这也是为什么我们每个月要交很多电费的原因。车间除湿的费用占到设备能耗费用的50%以上，反而是这些生产用到的机械设备，做生产动作，用不了太多的电。”曾强说。因为这个考虑，我们也没能参观电芯组装车间，因为人员频繁进出车间，在里面呼吸、走动，都会增加空气中的水分。

　　第二是毛刺。毛刺通常产生于加工切割的过程，比如切割极片的过程就会产生一些金属异物颗粒，这些颗粒如果进入到电芯里面，可能会直接戳破隔膜，造成电池短路。

　　第三就是粉尘颗粒。“灰尘进入产品，会影响性能的发挥，尤其是自放电。如果自放电出了问题，会在3个月或6个月左右展现出来，这只电池跟其他电池的性能可能有一点差异，比如自放电的快慢有点不同步。”

　　电池实际上是一种复杂的产品。深圳吉阳智能科技有限公司董事长阳如坤是锂电池制造的专家，他说：“我常说电池在使用过程中是有生命的。它依靠锂离子的物质转移，跟导线导电不一样。离子的重量大概是电子的3000多倍，这么‘巨大’的一个东西在里面跑的时候就会带来很多问题。比如说离子在移动的过程中极片要膨胀或者收缩，结构就发生变化。电池里很多问题都跟这个有关系。”

　　锂电池制造行业跟其他大规模制造业就不太一样。阳如坤说：“这个行业里很多看不见的因素对电池质量影响很大。比如说，一个正极材料是20微米或者十几微米，外面要包一层导电剂，导电剂是纳米级的，这两个本身差了1000倍左右，要让它们贴合得很均匀，导电才能很顺利。”

　　单独一个电池就已经这么难了，装到车上是需要几千节的。所以，装在车上的动力电池更难做。“手机电池是什么概念？同一个厂家生产的电池，你用着好我用着不好，我可能只是觉得我运气不好，它不影响使用，无非就是续航时间短一点。但在车上就完全不同了，车用的电池是一个集合的概念，比如一辆大巴车可能用到8000多块单体电池，这么多电池串并联在一起，每一块都可能成为短板，要是有一块电池容量低或者电压低，就会制约整个电池组。充电的时候就像灌水一样，它电压低就升高得最快，一下子就顶着了，其他电芯就充不满。等放电的时候，它最先放完，其他的电池可能还剩一半就停了。你也没办法把它单独拆下来。”徐兴无说。从手机电池到动力电池，要跨越的第一道难关，就是一致性问题，电芯之间的性能不能差得太多。

　　2008年，特斯拉开发自己的第一款纯电动汽车时，选择直接把6000～8000节叫“18650”的圆柱电池装上车，考虑的一个主要因素也是“18650”电池当时的产量高，生产工艺成熟，一致性做得比较好。这条路最后被证明是对的。

　　保证电池的品质，对工厂的管理和制造水平要求很高。这还属于常规生产，现在电池要在续航、安全性、长寿命、充电等方面进行提升，一旦涉及创新，还要解决许多新问题。动力电池跟我们很熟悉的手机、电脑等消费类电子产品的迭代不一样，消费电子产品一个小改进就能推出新产品，年年推陈出新。动力电池的电芯和电池包，加起来有上万个零件，电芯的制造细微到微米级别。它的每一项技术突破的背后，都需要庞大的基础研究、无数次的尝试、工程能力、制造经验的支撑。

　　回到刀片电池的故事里，它逆转了三元电池和磷酸铁锂电池的市场势头。刀片电池的原理，听懂不难，就是在给定的空间里增加能量密度。比亚迪把电芯设计成长薄的类似于刀片的形状，它们组装起来的时候，就类似小卖部里卖口香糖的样子，一片片口香糖竖立着插在盒子里。这种立起来的薄片，能够承担一部分结构件的作用，结构件省下来的空间，就可以增加能量密度。但把这件事实现起来，就复杂了。

　　坊间传闻，比亚迪一直在死磕磷酸铁锂的路线。孙华军觉得没有那么戏剧性，他是2000年从复旦大学毕业就来比亚迪工作的理科生，常年做制造业研发工作，他讲话很平实，有一说一。他说：“安全性在我们内部是一条红线，但比如说续航、快充、低温功率等性能，是同步研发的。三元和磷酸铁锂路线，我们也是一直同步在做的。”比亚迪发展到今天，实际上研发团队的规模已经没必要集中力量，单点突破了，它的资金、软硬件和人力可以铺陈开来，做更大范围的研究。

　　我们的采访约在深圳比亚迪锂电池有限公司的动力电池实验室。这其实是一栋楼，里面包括一个省级技术中心和一个市级实验室，研发人员在此办公，也在此做实验。这是比亚迪动力电池的心脏部位，就算是比亚迪公司的员工，没有相关业务也不能随便进入。它是开放性的办公室，面积巨大，像图书馆里的阅览室，办公室的门口设有门禁，工作人员出入都要刷卡。除了深圳总部，比亚迪动力电池在上海和重庆也有研发布局。总体的动力电池研发部门，在职博士有将近500人，硕士将近3000人，动力电池领域申请国内专利超过7900件。新能源汽车行业的火热、动力电池竞争的激烈从研发中心的办公室里就能反映出来，面积这么大的办公室只有边缘位置有零星的空桌，工作人员说，马上都会坐满。2023年，毕业生就业难，但比亚迪动力电池部门招聘的应届毕业生接近900人，硕博士占比91%。

　　刀片电池是在这种技术高度密集的土壤里生长出来的。它的正极材料虽然是磷酸铁锂，却是比亚迪特制的。孙华军说：“我们从2002年开始研究磷酸铁锂这种材料，想怎么能把极片的密度提到最高，功率性能发挥到最优，这是一个长期的过程。结合刀片电池的结构设计，我们的材料对压实的要求很高。所以，比亚迪弗迪电池的材料跟其他公司不一样，我们有特殊的要求。我们供应链里的材料企业，要按照我们在长期工作中积累的经验做。如果进来一家新供应商，它要在这些维度里被考查，直到满足我们的要求为止。”电解液也是自己配的。孙华军说：“电池的很多性能是化学反应决定的。磷酸铁锂材料含有一些杂项，在电池使用过程中，可能会出现异物溶出影响性能。这跟很多方面有关系，其中包括电解液的配方。我们不买市面上的标品。我们有一个材料厂，把各种溶剂、添加剂买回来，按照我们的配方配制电解液。这应该是电池企业的核心机密。”

　　除了关于电芯的研究，刀片电池看起来只是做出了一个新的形状，实现起来却要挑战很多工程难题。孙华军说：“比如电池里有一道工序是叠片，做小电池工艺已经很成熟了，但刀片电池要做得非常长、面积很大，就要考虑到它的精度和生产效率，对工艺带来非常大的挑战。”

　　电池排布要考虑力学带来的挑战。我们日常生活里都用电池，看似对电池现象很熟悉，但动力电池又大又多，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，但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3个电池堆在一起比较容易，100多个电池连续堆叠，极大的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。我们要保证每个电池在自己的位置上，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，目测一模一样，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，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，我们控制在0.2毫米以内。”

　　刀片电池的实现还涉及新工艺。孙华军说：“比如从前固定都是用螺钉连接的，这是非常成熟的方案。刀片电池里是粘胶固定的，它的工作环境要求这种胶在几十摄氏度高温时不软化，低温时不变脆。我们要对胶黏剂材料进行选型或者开发。胶厚度的管控也非常重要，我们要求厚度一致性在正负0.1～0.2毫米，对这么大面积的胶厚度进行一致性控制，也是行业里面第一次碰到的。接下来，我们还碰到一个非常大的问题，就是热管理。它需要用非常大面积的钎焊来实现，还有整个冷板的成型工艺，流道设计也是行业首创的。”

　　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一米的长刀，蜂巢做的是最长不超过600毫米的短刀。蜂巢能源执行副总裁兼董秘王志坤在电池行业已经工作了18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。”

　　为了做出长薄电芯，蜂巢能源从2018年到2020年，花了两三年时间才完成技术突破，并且成功在客户的车上进行了验证。“传统的卷绕工艺不适合，它做小电池是可以的，但做长了以后，电池内径和外径压到壳里面去，电池的结构就不合理，比能量、循环寿命、安全性这些方面都会受到影响。”王志坤说。所以蜂巢能源一开始就确定要全力押注叠片工艺，“做叠片工艺，我们也没有多少经验可以借鉴。那时候国外企业的叠片工艺基本都是用来做软包电池，但做方形硬壳完全不一样，难度高得多”。

　　刀片电池所要求的工艺，没有现成的设备可以实现。为了让刀片电池上市，整套生产设备是比亚迪自己设计和生产的。孙华军说：“我们的产品研发团队、工程团队和设备研发团队是坐在一起思考的。因为产品从实验室到规模化生产，要考虑生产效率、良品率等问题，设备团队不仅仅要知道电池的尺寸等外特性，还要知道电池可能存在哪些失效模式等，我们要在设计的时候就定出合理方案。”

　　动力电池公司开发一种新产品，要定制新的设备，这其中涉及自动化、电器、机械设计、组装、调试等很多领域。如果把动力电池行业看作一棵正在生长的树木，研发是翠绿茂密的枝叶，根基其实扎在中国这个世界工厂的土壤里。

　　比亚迪在因为汽车品牌被消费者知晓之前，已经是个规模庞大的制造业企业了。在其总部厂史馆的二楼，陈列着公司生产的蓝牙耳机、智能手机、笔记本电脑、无人机等产品，客户遍布这些行业里的主要品牌。至今为。