鋰電巨頭于微米間見功夫 寧德時(shí)代鑄就“大國重器”

摘要

我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)——寧德時(shí)代，3月1日晚亮相央視財(cái)經(jīng)頻道的大型工業(yè)紀(jì)錄片《大國重器》(第二季)。

雖然新能源汽車未來可期，但是電池在能量密度上遠(yuǎn)不能同內(nèi)燃機(jī)相比，因此續(xù)航里程長期以來是電動(dòng)車最大軟肋之一。目前，寧德時(shí)代動(dòng)力電池單體比能量可達(dá)到270瓦時(shí)/公斤以上，2020年將力爭實(shí)現(xiàn)350瓦時(shí)/公斤。同時(shí)，寧德時(shí)代正在研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)，這將使得電池組體積更小，續(xù)航里程超600公里。固態(tài)電池相較傳統(tǒng)鋰電池，具有能量密度高、安全性能更強(qiáng)的優(yōu)勢。

在充電速度上，寧德時(shí)代也取得了關(guān)鍵性的突破。目前，已研發(fā)了15分鐘快充技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了將充電時(shí)間縮短到喝一杯咖啡的時(shí)間。

此外，寧德時(shí)代還一直在探索如何進(jìn)行梯次利用和電池回收。據(jù)介紹，當(dāng)電池系統(tǒng)容量還剩70%-80%時(shí)，寧德時(shí)代會(huì)將其進(jìn)行梯次利用應(yīng)用到儲(chǔ)能系統(tǒng)。這些電池會(huì)被寧德時(shí)代的控股公司邦普回收，拆解成電池的原材料以備循環(huán)利用，構(gòu)建一個(gè)完整的鋰電池綠色產(chǎn)業(yè)鏈。

勇于創(chuàng)新，不斷突破，讓寧德時(shí)代站在行業(yè)最前沿。據(jù)第三方機(jī)構(gòu)高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）測算，2017年,寧德時(shí)代動(dòng)力電池銷量位居全球第一。作為新一代國之重器的鋰離子電池，3月1日晚亮相央視財(cái)經(jīng)頻道的大型工業(yè)紀(jì)錄片《大國重器》(第二季)。在本集中，攝制組重點(diǎn)拍攝了我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，來自福建省的寧德時(shí)代新能源(下稱“寧德時(shí)代”)。

作為2017年全球鋰離子動(dòng)力電池銷量的冠軍，如今的寧德時(shí)代正帶領(lǐng)中國鋰電產(chǎn)業(yè)突破日韓包圍，崛起成為全球行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。而隨著《大國重器》的鏡頭，中國最大的新能源電池生產(chǎn)基地也揭開了“神秘面紗”。

打贏“毫厘必爭”之戰(zhàn)役

不久前，在遼寧沈陽的試車場進(jìn)行了一次汽車動(dòng)力電池的極限測試——電動(dòng)汽車以每小時(shí)110公里的時(shí)速行駛著……在這樣的極限挑戰(zhàn)下，國際上性能最優(yōu)質(zhì)的動(dòng)力電池可以將溫差控制在5度以內(nèi)。而這一次，寧德時(shí)代生產(chǎn)的動(dòng)力電池，溫差最高僅為3.62度。

另外，此次測試，續(xù)航里程達(dá)到410公里，這同樣是比肩全球最高技術(shù)水平。

千里之外的寧德，中國最大的動(dòng)力電池生產(chǎn)基地內(nèi)，生產(chǎn)線上工人穿梭、工作、自動(dòng)機(jī)器人取料、穿行。這里是寧德時(shí)代的“大本營”，如今每天生產(chǎn)出的動(dòng)力電池可以滿足1500輛高端純電動(dòng)汽車的需求，并廣泛應(yīng)用于商用車、乘用車和儲(chǔ)能系統(tǒng)。

“每輛汽車的電池包由幾十到幾百個(gè)電芯組成。電芯中的導(dǎo)電金屬層影響安全性，而活性材料層則決定蓄電能力。兩層材料可以說是‘厚此薄彼’，圍繞它們的電池設(shè)計(jì)和制造工藝，是目前全球新能源競爭的核心領(lǐng)域?！睂幍聲r(shí)代產(chǎn)品工程部資深經(jīng)理王維告訴記者。要想讓電池性能提升，寧德時(shí)代堅(jiān)持“兩條腿走路”——一方面，下大力改善活性材料性能，同時(shí)致力于空間利用率提升。

“我們最先嘗試將電芯中的導(dǎo)電銅箔厚度從8微米減少到6微米。這樣做，可以在電芯體積不變的情況下，增大活性材料鎳鈷錳的用量，使電芯的能量密度提2%，從而加大續(xù)航里程。”這是王維和他的團(tuán)隊(duì)攻關(guān)的方向。

這也是全球新能源電池競爭的核心領(lǐng)域，國外的三大電池制造商此前都在8微米銅箔上徘徊不前。

從8微米到6微米，攔路虎就是涂布這道工序。記者在生產(chǎn)線上看到，一卷銅箔近4000米，以每分鐘80米的速度運(yùn)行，讓活性材料均勻涂抹到銅箔上。

“6微米的銅箔更薄，高速運(yùn)行下容易下榻，若平行度、張力控制得不當(dāng)，極易產(chǎn)生褶皺或翻折，導(dǎo)致整卷銅箔報(bào)廢?！蓖蹙S說。

寧德時(shí)代的工程師用了三年時(shí)間，聯(lián)合上游供應(yīng)商研發(fā)出全球第一臺(tái)6微米涂布生產(chǎn)設(shè)備。工程師們?yōu)檫@臺(tái)機(jī)器設(shè)計(jì)了200根大小不一的輥軸用來控制銅箔的張力和平行度。難度在于，所有的輥軸必須要保持絕對水平，任何一根有偏差，都會(huì)造成銅箔斷裂。這些輥軸，圓度和圓柱度公差要求3微米，堪比火箭核心部件。

接下來的難關(guān)，是要將涂滿活性材料的6微米銅箔與絕緣膜卷繞在一起，組成電池中最核心的部分——電芯。

基材變薄，對卷繞工藝提出了更高的要求。為確保高速卷繞中，白色的絕緣膜上下兩面要與正負(fù)極片同時(shí)完成貼合。這一過程，靠的是全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)第一臺(tái)能夠適應(yīng)6微米銅箔的高速卷繞機(jī)，這一由2500個(gè)精密零部件組成的設(shè)備，同樣完全自主制造。

為確保安全，電池還要?dú)v經(jīng)590度高溫火燒，浸水、噴淋、高空沖擊的檢驗(yàn)，每一項(xiàng)都是國際最高標(biāo)準(zhǔn)。甚至國際上認(rèn)為太過嚴(yán)苛，不做硬性規(guī)定的，8毫米鋼針刺穿3個(gè)電芯的人為短路模擬測試，在這里也毫不馬虎。

測試，全部通過！

據(jù)悉，第一批6微米銅箔動(dòng)力電池將用于華晨寶馬的純電動(dòng)汽車。

助力中國鋰電突圍

寧德時(shí)代，如今已成為中國新能源電池產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍。而數(shù)據(jù)顯示，如今全球排名前十位的動(dòng)力電池生產(chǎn)商，中國企業(yè)已占六席，到2020年中國動(dòng)力電池全球份額將超過50%。

鋰離子電池1992年由索尼公司商業(yè)化，世界鋰離子電池產(chǎn)業(yè)基本由日本人獨(dú)霸天下。在2000年以前，日本的電池產(chǎn)量占到世界的95%以上。韓國鋰離子電池的商業(yè)化制造開始于1999年后期，盡管起步較晚，但是借助于韓國在消費(fèi)和移動(dòng)電子領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，以三星SDI、LG化學(xué)等公司為代表的韓國鋰離子產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。當(dāng)時(shí)，全球鋰電池制造業(yè)鮮見中國企業(yè)身影。

成立之初，現(xiàn)任寧德時(shí)代董事長曾毓群博士找到許多有十年經(jīng)驗(yàn)的研發(fā)工程人員成立了公司，當(dāng)時(shí)，他提出三個(gè)基本理念：第一，發(fā)展絕對不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)；第二，安全至上；第三，技術(shù)和產(chǎn)品世界第一?！凹偃缥覀儾皇鞘澜绲谝唬覀儧]有存在的價(jià)值。”

“寧德時(shí)代成立后第一個(gè)項(xiàng)目就是和華晨寶馬合作的純電動(dòng)之諾1E。華晨寶馬向?qū)幍聲r(shí)代輸出了非常詳盡的動(dòng)力電池系統(tǒng)需求規(guī)格書，足足有七百多頁德文?！痹谷赫J(rèn)為，這次合作讓企業(yè)受益匪淺，“它讓我們意識(shí)到我們確實(shí)不懂汽車，但也讓我們堅(jiān)定了一個(gè)信念：只要能做出世界一流的電池，在汽車電動(dòng)化這件事上我們就有生存的空間。”

2014年，之諾1E純電動(dòng)汽車問世。問世2年以來，寧德時(shí)代提供的電池組卓越的質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性，經(jīng)住了市場的考驗(yàn)。2016年，雙方共同研發(fā)的第二款新能源車BMWX1插電式混合動(dòng)力車型在沈陽鐵西工廠下線。未來，華晨寶馬將繼續(xù)與寧德時(shí)代保持長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。

目前，寧德時(shí)代已與德國、美國等國際頂級(jí)汽車廠商及國內(nèi)眾多知名汽車廠商建立了深度合作關(guān)系，為全球客戶研發(fā)和生產(chǎn)純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力電池系統(tǒng)，并以成立海外機(jī)構(gòu)的形勢為這些知名車廠提供本地化服務(wù)。

雖然新能源汽車未來可期，但是電池在能量密度上遠(yuǎn)不能同內(nèi)燃機(jī)相比，因此續(xù)航里程長期以來是電動(dòng)車最大軟肋之一。目前，寧德時(shí)代動(dòng)力電池單體比能量可達(dá)到270瓦時(shí)/公斤以上，2020年將力爭實(shí)現(xiàn)350瓦時(shí)/公斤。同時(shí)，寧德時(shí)代正在研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)，這將使得電池組體積更小，續(xù)航里程超600公里。固態(tài)電池相較傳統(tǒng)鋰電池，具有能量密度高、安全性能更強(qiáng)的優(yōu)勢。

在充電速度上，寧德時(shí)代也取得了關(guān)鍵性的突破。目前，已研發(fā)了15分鐘快充技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了將充電時(shí)間縮短到喝一杯咖啡的時(shí)間。

此外，寧德時(shí)代還一直在探索如何進(jìn)行梯次利用和電池回收。據(jù)介紹，當(dāng)電池系統(tǒng)容量還剩70%-80%時(shí)，寧德時(shí)代會(huì)將其進(jìn)行梯次利用應(yīng)用到儲(chǔ)能系統(tǒng)。這些電池會(huì)被寧德時(shí)代的控股公司邦普回收，拆解成電池的原材料以備循環(huán)利用，構(gòu)建一個(gè)完整的鋰電池綠色產(chǎn)業(yè)鏈。

勇于創(chuàng)新，不斷突破，讓寧德時(shí)代站在行業(yè)最前沿。據(jù)第三方機(jī)構(gòu)高工鋰電測算，

2017年,寧德時(shí)代動(dòng)力電池銷量位居全球第一。