新能源車企發力電池自研蔡司加碼三電質量保證領域

責任編輯：yang |來源：企業網D1Net 2022-04-25 15:33:08 本文摘自：中國日報網

近日，本田發布了電動汽車事業最新舉措，重點之一是未來幾年加快新一代電池的自主研發，決定為目前正在開發的全固態電池建設示范生產線，投資約430億日元，計劃于2024年春季啟動。這是主機廠對于自研新能源汽車動力電池的又一大動作。

新能源汽車代表著汽車產業的發展方向，動力電池作為電動汽車的“心臟”，關系到主機廠供應鏈的穩定性和競爭力。全國乘聯會秘書長崔東樹認為，整車企業自造電池是趨勢，因為電池的成本占比太高，至少占到整車價格的25%左右。

不盡相同的自研之路

從全球新能源汽車產業看，陸續有主機廠切入動力電池領域，其中既包括大眾、本田、特斯拉等國際廠商，也可以看到比亞迪、廣汽、長城、吉利、蔚來等國內車企的身影。

作為引領汽車電動化趨勢的公司，特斯拉很早即布局動力電池領域，從與合作伙伴共同建廠到自研。4月投產的特斯拉德州超級工廠，交付了第一批裝有4680自研電芯、一體式壓鑄前車身和結構性電池的汽車。4680電池于2020年發布，采用無極耳設計，硅碳負極材料，干電極技術，電池的能量密度將達到300kWh/kg，相比于2170電池，容量提高5倍，輸出功率提升6倍，將使整車續航里程增加16%，成本降低14%，被評價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汽車電池工廠，這是規劃中的六座工廠中的第三座。與此同時，該公司正在研發磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、高錳電池和固態電池。根據大眾汽車的“2030 NEW AUTO戰略”，在電池方面，計劃通過建立新的合作伙伴關系，解決從原材料到回收利用過程中出現的所有問題，搭建一條可控的電池供應鏈。

再將目光轉向國內，從比亞迪的“刀片”、廣汽埃安的“彈匣”，到東風嵐圖的“琥珀”和“云母”，再到長城的“大禹”等，國內主機廠在動力電池自研方面正快馬加鞭。

從電池制造商轉型為車企的比亞迪，是國內最早押注新能源汽車的主機廠之一，電池技術也是其優勢所在，其自研的“刀片電池”把磷酸鐵鋰重新拉回“主賽道”。通過對于電池包結構的重塑，比亞迪“刀片電池”在成組時可以跳過“模組”，體積利用率相較傳統的有模組電池包提升50%以上，續航里程達到了高能量三元鋰電池的同等水平。由于去掉了“模組”這一層中間結構，使得電池系統的復雜度大幅下降，由此也帶來了更高的產品穩定性和更低的故障率。

國內的造車新勢力同樣大舉發力。蔚來自研的三元鐵鋰標準續航電池包(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、低成本等優點。

對主機廠而言，自研動力電池涉及到多方面的考量，各家主機廠正沿著自己找到的路線推進。

電池質量的挑戰

天風證券認為，汽車主機廠布局動力電池，擁有幾方面優勢：動力電池技術趨于成熟，主機廠具備后發優勢；背靠主機廠，動力電池出貨增長快且穩定；主機廠對車理解更深，車端需求可以直接穿透到電池；新技術、工藝和設備可以快速應用；電池和底盤同步開發，更易應用CTC等技術方案。

盡管如此，主機廠自研電池還要面對研發、原材料、投資等挑戰。動力電池的核心技術指標包括能量密度、充放電倍率、循環壽命、安全性、可靠性等，電池質量將影響到整車的安全性和消費者的滿意度。

根據中國消費者協會公布的《2021年全國消協組織受理投訴情況》，新能源汽車成為投訴新熱點，電池質量是主要問題之一。近日，工信部等五部門發布《關于進一步加強新能源汽車企業安全體系建設的指導意見》，從設計、生產、服務、事故響應、網絡安全等方面提出22條原則性要求，其中包括提高動力電池安全水平。工信部表示，動力電池是新能源汽車的核心部件，提高動力電池安全是核心要素。

業內人士指出，新能源汽車動力電池種類較多，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。按封裝形式區分，鋰電池分為圓柱、方形和軟包。無論哪種技術路線，電池的質量保證過程都是復雜且多方面的，從材料研發開始，原材料加工，電芯生產，到電池模組裝配，品控伴隨著生產的每一步。

共尋質量保障的路徑

汽車產業鏈長，電池質量的保證需要產業鏈的協作。

近兩年，光學和光電設備公司蔡司加大投入，以新能源汽車“三電”系統質量解決方案為切入點，入局新能源汽車領域。

鋰電池是目前新能源汽車電池的一個主流方向，無論疊片技術還是卷繞技術，如何在研發和生產的每個環節做好質量檢驗，都是重要命題。蔡司專家介紹，工業顯微鏡和X射線等精密的光學測量設備，可以保障制造商及時發現電池隱患。

例如在材料研發環節，電芯材料的微觀結構將決定電池的性能，需要各種分析解決方案來了解材料和電池性能之間的關系。蔡司以光學顯微鏡、聚焦離子束掃描電子顯微鏡以及用于無損3D成像的X射線顯微鏡構成表征材料微觀結構、化學成分和電氣特性所需的解決方案，這些解決方案相互關聯，從而能分析出局部屬性對整體性能的影響。在電芯生產環節，無損CT檢測助力電池廠商找到電池發熱、失效及短路等根本原因，從源頭避免缺陷電芯流入市場。在模組裝配環節，無損CT檢測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金屬顆粒以及微米級缺陷，以確保裝配質量和進行失效分析。蔡司微焦點 X 射線管能以高分辨率和高效率對電池及其模組進行更好的CT成像，X射線光學技術和機電一體化技術的結合保證了電池及其模組檢測的精確性、機器的穩定性和操作的可靠性。

蔡司工業CT和工業顯微鏡確保電池研發和生產中的質量檢驗

新能源汽車和內燃機汽車在內部構造上截然不同，不僅是電池，整個三電系統作為核心部件，關系到整車的品質。

在電機方面，從保時捷開始，主機廠相繼布局基于800V電壓平臺的新車，通用、大眾、奔馳、現代、比亞迪、廣汽埃安、吉利極氪、北汽極狐、小鵬汽車等均有所動作。不斷提高的電機轉速對于電機旋轉類零件提出超高的精度要求，新一代電機帶來的挑戰涉及發卡和定子的精準生產和裝配，以及定子和轉子中疊片的制造。蔡司生產接觸式和光學測量設備，涵蓋質量管理過程的各個方面，可以幫助電機制造商建立整個檢測鏈。比如用傳統三坐標配上激光測頭測量現在最流行的發卡電機，對里面的扁銅線進行檢測。