新能源車企發力電池自研 蔡司加碼三電質量保證領域

近日，本田發布了電動汽車事業(ye) 最新舉(ju) 措，重點之一是未來幾年加快新一代電池的自主研發，決(jue) 定為(wei) 目前正在開發的全固態電池建設示範生產(chan) 線，投資約430億(yi) 日元，計劃於(yu) 2024年春季啟動。這是主機廠對於(yu) 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(chan) 業(ye) 的發展方向，動力電池作為(wei) 電動汽車的“心髒”，關(guan) 係到主機廠供應鏈的穩定性和競爭(zheng) 力。全國乘聯會(hui) 秘書(shu) 長崔東(dong) 樹認為(wei) ，整車企業(ye) 自造電池是趨勢，因為(wei) 電池的成本占比太高，至少占到整車價(jia) 格的25%左右。

不盡相同的自研之路

從(cong) 全球新能源汽車產(chan) 業(ye) 看，陸續有主機廠切入動力電池領域，其中既包括大眾(zhong) 、本田、特斯拉等國際廠商，也可以看到比亞(ya) 迪、廣汽、長城、吉利、蔚來等國內(nei) 車企的身影。

作為(wei) 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(cong) 與(yu) 合作夥(huo) 伴共同建廠到自研。4月投產(chan) 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(ti) 式壓鑄前車身和結構性電池的汽車。4680電池於(yu) 2020年發布，采用無極耳設計，矽碳負極材料，幹電極技術，電池的能量密度將達到300kWh/kg，相比於(yu) 2170電池，容量提高5倍，輸出功率提升6倍，將使整車續航裏程增加16%，成本降低14%，被評價(jia) 為(wei) 具有顛覆性的電池。

今年3月，大眾(zhong) 汽車與(yu) 合作夥(huo) 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(yu) 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(zhong) 汽車的“2030 NEW AUTO戰略”，在電池方麵，計劃通過建立新的合作夥(huo) 伴關(guan) 係，解決(jue) 從(cong) 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(nei) ，從(cong) 比亞(ya) 迪的“刀片”、廣汽埃安的“彈匣”，到東(dong) 風嵐圖的“琥珀”和“雲(yun) 母”，再到長城的“大禹”等，國內(nei) 主機廠在動力電池自研方麵正快馬加鞭。

從(cong) 電池製造商轉型為(wei) 車企的比亞(ya) 迪，是國內(nei) 最早押注新能源汽車的主機廠之一，電池技術也是其優(you) 勢所在，其自研的“刀片電池”把磷酸鐵鋰重新拉回“主賽道”。通過對於(yu) 電池包結構的重塑，比亞(ya) 迪“刀片電池”在成組時可以跳過“模組”，體(ti) 積利用率相較傳(chuan) 統的有模組電池包提升50%以上，續航裏程達到了高能量三元鋰電池的同等水平。由於(yu) 去掉了“模組”這一層中間結構，使得電池係統的複雜度大幅下降，由此也帶來了更高的產(chan) 品穩定性和更低的故障率。

國內(nei) 的造車新勢力同樣大舉(ju) 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(yu) 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(you) 點。

對主機廠而言，自研動力電池涉及到多方麵的考量，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(wei) ，汽車主機廠布局動力電池，擁有幾方麵優(you) 勢：動力電池技術趨於(yu) 成熟，主機廠具備後發優(you) 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麵對研發、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(hui) 公布的《2021年全國消協組織受理投訴情況》，新能源汽車成為(wei) 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(guan) 於(yu) 進一步加強新能源汽車企業(ye) 安全體(ti) 係建設的指導意見》，從(cong) 設計、生產(chan) 、服務、事故響應、網絡安全等方麵提出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(ye) 內(nei) 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(wei) 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複雜且多方麵的，從(cong) 材料研發開始，原材料加工，電芯生產(chan) ，到電池模組裝配，品控伴隨著生產(chan) 的每一步。

共尋質量保障的路徑

汽車產(chan) 業(ye) 鏈長，電池質量的保證需要產(chan) 業(ye) 鏈的協作。

近兩(liang) 年，光學和光電設備公司蔡司加大投入，以新能源汽車“三電”係統質量解決(jue) 方案為(wei) 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(ge) 主流方向，無論疊片技術還是卷繞技術，如何在研發和生產(chan) 的每個(ge) 環節做好質量檢驗，都是重要命題。蔡司專(zhuan) 家介紹，工業(ye) 顯微鏡和X射線等精密的光學測量設備，可以保障製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(jue) 定電池的性能，需要各種分析解決(jue) 方案來了解材料和電池性能之間的關(guan) 係。蔡司以光學顯微鏡、聚焦離子束掃描電子顯微鏡以及用於(yu) 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(jue) 方案，這些解決(jue) 方案相互關(guan) 聯，從(cong) 而能分析出局部屬性對整體(ti) 性能的影響。在電芯生產(chan) 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(cong) 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(ti) 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。