在產(chǎn)能相對(duì)過(guò)剩、競(jìng)爭(zhēng)格局激烈的2023年，新機(jī)遇和新增長(zhǎng)所在何處，是擺在動(dòng)力電池企業(yè)面前的一個(gè)重要課題。從行業(yè)頭部公司寧德時(shí)代對(duì)此課題的思考和實(shí)踐中，可以從中借鑒一些方法和經(jīng)驗(yàn)。
近日，寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱表示，中國(guó)動(dòng)力電池現(xiàn)階段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全球領(lǐng)先，如何保持好領(lǐng)先，大家要有統(tǒng)一共識(shí)，要讓領(lǐng)先可持續(xù)、要讓發(fā)展可持續(xù)，這要求動(dòng)力電池企業(yè)具備“新質(zhì)生產(chǎn)力”。
“新質(zhì)生產(chǎn)力”要求新且質(zhì)量高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)力需要大量的資源投入，一般為高耗能；新質(zhì)生產(chǎn)力毫無(wú)疑問(wèn)效率要提高、質(zhì)量要提高。動(dòng)力電池、新能源產(chǎn)業(yè)研發(fā)涉及到高新材料，第一，生產(chǎn)需要大規(guī)模才有效果，第二，還有高異質(zhì)性，這些特性都決定這個(gè)產(chǎn)業(yè)更需要加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力。
在吳凱看來(lái)，動(dòng)力電池在海陸空領(lǐng)域都還有很大的應(yīng)用空間，而電池企業(yè)為抓住機(jī)遇，則需要提高生產(chǎn)力的質(zhì)量。
1.全面電動(dòng)化帶來(lái)哪些新機(jī)遇？
從海陸空的應(yīng)用來(lái)看，首先陸域交通電動(dòng)化“正在按下加速鍵”。
新能源汽車(chē)領(lǐng)域的驅(qū)動(dòng)有兩個(gè)：第一是乘用車(chē)滲透率逐年大幅增加，市場(chǎng)已由過(guò)去的政策驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變至今日由市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的新階段。
第二，電動(dòng)化的車(chē)型基本做到全場(chǎng)景覆蓋，如道路客運(yùn)、城市配送、重載運(yùn)輸、工程機(jī)械等等都可以看到電動(dòng)化的身影。電池方面，起初主要由中日韓三足鼎立，逐漸地中國(guó)已處于大幅領(lǐng)先的階段。最近幾個(gè)月，即使把中國(guó)市場(chǎng)動(dòng)力電池全部去掉，只看海外部分的，寧德時(shí)代也處在第一的位置。
海域交通情況則是“按下了啟動(dòng)鍵”。全球船舶的保有量有3500多萬(wàn)艘，但目前真正認(rèn)證的電動(dòng)船只有586艘。近年來(lái)船用鋰電池的出貨量很大，比如長(zhǎng)江、珠江等等都有電動(dòng)船舶，還有海外新加坡等地也想要船舶的電池的樣品。有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，中國(guó)電動(dòng)船舶到2050年鋰電池的需求量超過(guò)11GWh。
第三是空域，只能說(shuō)“按下了預(yù)備鍵”。近期四部委聯(lián)合發(fā)布了《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要》，為行業(yè)指明發(fā)展路線(xiàn)。寧德時(shí)代今年上半年發(fā)布了一款新的凝聚態(tài)電池，單體能量密度能達(dá)到500Wh/kg，這個(gè)電池實(shí)現(xiàn)電池的高比例和高安全兼得。這個(gè)電池不足點(diǎn)在于成本較高，目前只適合于航空領(lǐng)域，公司正在進(jìn)行民用電動(dòng)載人機(jī)項(xiàng)目的合作開(kāi)發(fā)。公司航空器的標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試都是按照它們的標(biāo)準(zhǔn)做的，也滿(mǎn)足航空器的指南要求。目前第一個(gè)已送樣成功，今年年底第二個(gè)送樣，從內(nèi)部測(cè)試看沒(méi)什么問(wèn)題。
總的來(lái)看，動(dòng)力電池今年應(yīng)該進(jìn)入“TWh”時(shí)代，往年幾百GWh，今年大概到1TWh。按照多家機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，動(dòng)力電池裝機(jī)量到2030年會(huì)超過(guò)5TWh，這意味著電動(dòng)化市場(chǎng)后面空間巨大。
2.如何形成新質(zhì)生產(chǎn)力？
創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)是關(guān)鍵，要加強(qiáng)創(chuàng)新核心競(jìng)爭(zhēng)力，就需要高投入、強(qiáng)人才、重專(zhuān)利、廣合作。
還有盡快向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，這很是明確的，特別電池行業(yè)非常有價(jià)值。舉個(gè)例子，材料的排列組合有很多種，大海撈針很難，要借助數(shù)學(xué)模型。為了從幾百萬(wàn)種材料中選幾種，需要借助數(shù)學(xué)工具計(jì)算把速度加快，可以短時(shí)間內(nèi)把想法要變成現(xiàn)實(shí)。不僅如此，算法還可以不斷迭代和優(yōu)化，持續(xù)提升效果。
3.動(dòng)力電池下一階段比拼的決勝關(guān)鍵是什么？
材料研發(fā)將是動(dòng)力電池下一階段比拼的決勝局。
首先，除了材料，電化學(xué)的正極、負(fù)極材料、電池單體在實(shí)際應(yīng)用中還需要進(jìn)行大量的模擬仿真。之前一個(gè)電池產(chǎn)品研發(fā)出來(lái)能不能用，主要是靠進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的測(cè)試，比如安全上用濫用測(cè)試，給電池一個(gè)條件下震動(dòng)，撞擊一下等這種測(cè)試，往往是一種靜態(tài)的幾個(gè)參數(shù)模擬。
但是比如說(shuō)一些車(chē)著火，每一次極端情況的發(fā)生，第一都是偶發(fā)的；第二，往往是多重因素共同作用的結(jié)果，而不是單一因素。比方說(shuō)電池撞擊一下就著火，往往伴隨著高壓的短路等等，很多東西連在一起。任何一個(gè)變量，每個(gè)變量的變化都會(huì)造成結(jié)果很大的差異。
所以除了濫用測(cè)試，還圍繞電池的全生命周期與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行材料、電芯到系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)試，這個(gè)很重要，根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。對(duì)消費(fèi)者實(shí)際遇到的諸多問(wèn)題，比如車(chē)開(kāi)時(shí)候底部磕碰，車(chē)撞成那樣，比如下大雨進(jìn)水等等，公司都設(shè)計(jì)了一些針對(duì)性的測(cè)試，而不是單一的測(cè)試。
其次，電池的研發(fā)不能僅僅停留在某一個(gè)使用的環(huán)節(jié)上，而要從全局出發(fā)，進(jìn)行全生命周期的考慮。
這樣的目的是什么？把電池的最大價(jià)值發(fā)揮出來(lái)，一方面電池回收力度要加強(qiáng)，因?yàn)榛厥詹坏h(huán)保同時(shí)有價(jià)值，一定要回來(lái)。
第三是探索梯次利用。梯次利用在電動(dòng)汽車(chē)使用上也很有價(jià)值，相當(dāng)于把油榨干。企業(yè)做到好一點(diǎn)的電池的話(huà)，衰減只有20%，剩下的80%為什么不把它用完？再用價(jià)值就發(fā)揮，這樣才能充分把成本降下來(lái)。
新質(zhì)生產(chǎn)力的研發(fā)要有力道。實(shí)際上，電池增加很有限的成本，可以把很多性能都提高。比方壽命，我成本增加5%可以把壽命提高一倍，那這個(gè)價(jià)值就非常之大。所以這塊行業(yè)同行們一定要一起加緊努力，這是非常值得的一件事情。
4.電池創(chuàng)新如何向多業(yè)態(tài)融合？
電池正成為新能源體系中基礎(chǔ)性和支持性的單元，需要各個(gè)領(lǐng)域深度協(xié)同。
比方補(bǔ)能，用戶(hù)在車(chē)?yán)镒钕Ｍ氖强斐洹⒊?，像加油一樣的時(shí)間可以接受。還有另外一個(gè)方法就是換電。為什么寧德時(shí)代積極推進(jìn)換電？換電帶來(lái)另外一個(gè)好處，今天新能源汽車(chē)價(jià)格貴，實(shí)際上就是成本高，高在哪兒？電池成本高是一個(gè)核心。那怎么辦？能不能買(mǎi)車(chē)的話(huà)，就不買(mǎi)電池，電池租用就行，這樣一下省下來(lái)，當(dāng)然也需要換電，否則這個(gè)東西擱在一起就不好辦，所以換電模式也不錯(cuò)。
換電不但有這個(gè)好處，同時(shí)帶來(lái)額外一個(gè)好處。剛剛說(shuō)電池梯次利用，能把最大價(jià)值發(fā)揮出來(lái)，讓成本降到最低。如果說(shuō)今天把壽命做好了去換電，這個(gè)擔(dān)心就沒(méi)有了。因?yàn)閾Q電它容量還足夠，為什么不去換，何必讓它退休呢？所以在換電商業(yè)模態(tài)里，梯次利用不成為一個(gè)問(wèn)題，本來(lái)就一直用，換電是非常好的在市場(chǎng)具備競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)方向。只要把長(zhǎng)壽做到位，這個(gè)業(yè)態(tài)一定很有前途。
5.電池集成的必要性在哪？
寧德時(shí)代為什么還愿意做集成智能化的底盤(pán)？公司的目標(biāo)是如何把底盤(pán)和上下身，不單在結(jié)構(gòu)上把它去掉耦合，成本上也去掉耦合。公司希望這個(gè)產(chǎn)品能縮短整車(chē)廠的開(kāi)發(fā)周期。比如原來(lái)開(kāi)發(fā)一個(gè)新車(chē)3-4年，用這個(gè)產(chǎn)品一年之內(nèi)就可以開(kāi)發(fā)出來(lái)。
6.動(dòng)力電池實(shí)現(xiàn)高比能還存在什么問(wèn)題？
關(guān)于電池能量密度的路線(xiàn)有多種，總體來(lái)說(shuō)是互相不打架的，將來(lái)有不同的路線(xiàn)會(huì)同時(shí)存在。現(xiàn)在市場(chǎng)上比較火熱的就是固態(tài)電池，固態(tài)電池是能量密度高的，就是剛剛介紹航空也用了類(lèi)似的辦法，達(dá)到500Wh/kg沒(méi)問(wèn)題的。寧德時(shí)代也在努力做這方面的研發(fā)，可能2027-2030年可能量產(chǎn)。
現(xiàn)在還遇到一些問(wèn)題，主要有兩方面：
一是鋰枝晶問(wèn)題，鋰枝晶生長(zhǎng)是一個(gè)大問(wèn)題，一短路就導(dǎo)致失效。寧德時(shí)代開(kāi)發(fā)了界面增強(qiáng)技術(shù)，讓鋰枝晶相對(duì)比較均勻，不容易形成枝晶，寧德時(shí)代已經(jīng)做了比較不錯(cuò)的水平，能讓電池密度達(dá)到每平方厘米20毫安時(shí)候不形成鋰枝晶。
第二是固性的問(wèn)題，因?yàn)槎际枪虘B(tài)，顆粒材料分離，密度就變大。寧德時(shí)代也開(kāi)發(fā)了雙相導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，極大提升固態(tài)界面的穩(wěn)定性。從實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)來(lái)看，全固態(tài)電池能做到循環(huán)6000圈，但只是做很小的電芯。電芯一旦放大暫時(shí)還做不到，但是公司逐漸看到問(wèn)題，持續(xù)突破，有信心能把新技術(shù)攻克下來(lái)。
原標(biāo)題：寧德時(shí)代吳凱：電池行業(yè)應(yīng)加快形成“新質(zhì)生產(chǎn)力”
掃描關(guān)注微信
寧德時(shí)代吳凱...
天合光能陳奕...
劉巖: 追光行...
黃震院士：大...