吉陽智能陽如坤：用標(biāo)準(zhǔn)化破局動力電池大規(guī)模制造“困境”
12月14-15日，“第六屆動力電池應(yīng)用國際峰會(CBIS2021)”在江西贛州召開。來自國內(nèi)整車、動力電池、材料、設(shè)備等產(chǎn)業(yè)鏈頭部企業(yè)和行業(yè)機(jī)構(gòu)，以及國外部分在華產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)代表匯聚于此，共同圍繞新發(fā)展格局下，產(chǎn)業(yè)鏈交付、供應(yīng)鏈安全與保障、雙碳目標(biāo)與全球化市場新格局、材料技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)鏈核心議題進(jìn)行深入交流探討。
圖為深圳吉陽智能科技有限公司董事長陽如坤作主題演講
在12月15日舉行的“成本壓力下的鋰電技術(shù)創(chuàng)新”主題論壇上，深圳吉陽智能科技有限公司董事長陽如坤發(fā)表了題為“動力電池制造新時代”的主題演講。
行業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測，在碳中和戰(zhàn)略背景下，到2060年，整個儲能產(chǎn)業(yè)的年均增長率可以達(dá)到31%的規(guī)模;同時，在全球汽車加速電動化的大背景下，動力電池的需求也將在未來數(shù)十年維持較高增速。
陽如坤指出，在這種產(chǎn)業(yè)大增長發(fā)展背景下，電池已經(jīng)成為“通用目的產(chǎn)品”，是繼鋼鐵、CPU、機(jī)器人等產(chǎn)品后對人類社會最為重要的產(chǎn)品，已成為諸多產(chǎn)業(yè)的“心臟”，“作為關(guān)鍵性產(chǎn)品，電池制造不應(yīng)該按照過去3C的方式，應(yīng)該按照制造業(yè)發(fā)展的規(guī)律來管控電池的制造。
據(jù)陽如坤介紹，鋰電池產(chǎn)業(yè)經(jīng)過二十多年發(fā)展也呈現(xiàn)了四大規(guī)律：
第一個規(guī)律是市場整個波動周期為五年，處于波動中前進(jìn)，對電池產(chǎn)業(yè)尤其是裝備制造產(chǎn)業(yè)影響和挑戰(zhàn)都非常大;
第二個規(guī)律是能量密度和價格呈交叉發(fā)展的規(guī)律;
第三個是能量密度增長的規(guī)律，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示電池能量密度大概10年翻一番，基于材料、電池結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)的創(chuàng)新，每年提升7%~8%左右;
第四個是電池成本下降的規(guī)律，從1991年索尼開始推動電池產(chǎn)業(yè)化，到現(xiàn)在下降了97%。機(jī)構(gòu)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，過去多年每年電池價格下降在18%左右，其中，隨著電池生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，成本下降更為明顯。陽如坤表示，未來數(shù)年，電池成本每年下降8%左右的水平應(yīng)該可以維持。
陽如坤表示，過去10年，鋰電產(chǎn)業(yè)復(fù)合增長率維持在40%-50%，預(yù)計未來30年，復(fù)合增長率會維持在31%左右。
而上述規(guī)律之所以形成，一方面得益于電池材料和技術(shù)的不斷進(jìn)步;另一方面國家政策規(guī)劃支持、碳達(dá)峰和碳中和等戰(zhàn)略的推行也起到很大作用。此外，電池制造技術(shù)、工藝日新月異，商業(yè)模式和消費(fèi)習(xí)慣的不斷變化也促成了產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。
在陽如坤看來，盡管電池產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了多年的發(fā)展，但是過去電池制造完全是借鑒別的行業(yè)的經(jīng)驗進(jìn)行的簡單組合。
從電池制造的探索和理解來看，真正屬于電池自身產(chǎn)業(yè)的制造，從2020年，產(chǎn)業(yè)界才逐步意識和開始建立，“隨著產(chǎn)業(yè)進(jìn)入純市場驅(qū)動階段，我們發(fā)現(xiàn)對電池制造基礎(chǔ)架構(gòu)研究不多、標(biāo)準(zhǔn)體系未建立、電池制造工程體系未曾深度研究、電池材料和裝備深度結(jié)合較少，這些都是大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)建設(shè)階段，整個產(chǎn)業(yè)遇到的挑戰(zhàn)。”陽如坤表示，電池制造應(yīng)該回歸本源，從電池的材料制造、微米級甚至納米級極片制造，到電芯、模組、PACK的制造，都要探索出符合其自身產(chǎn)業(yè)特性的制造理念和標(biāo)準(zhǔn)體系。
陽如坤進(jìn)一步解釋道，“整個電池制造應(yīng)該從工程化角度來看電池的安全質(zhì)量、規(guī)模、難點(diǎn)和痛點(diǎn)，要從本質(zhì)上認(rèn)識電池的機(jī)理，從微觀到宏觀的過程，電池制造標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)是工程的實踐邏輯+驗證解決，這是我們思維的出發(fā)點(diǎn)或者工程化的出發(fā)點(diǎn)。”
陽如坤指出，當(dāng)前，電池的制造安全恰恰是電池制造面臨的最大挑戰(zhàn)和問題，“過去人們談電池安全主要聚焦在材料和使用過程等方面，而忽視了制造本身。”
從電池制造安全來看，陽如坤認(rèn)為主要是兩個層面：一是制造質(zhì)量，包括整個工藝過程，必須實現(xiàn)PPM級的制造管控;另一個是電池制造標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建與落地。
陽如坤表示，目前汽車電池是“篩選”出來的，而不是直接造出來就能裝車的。目前全球最好的電芯制造合格率水平也就是95%~96%。未來能夠CPK2.0能做到以上，相信電池能夠不經(jīng)過篩選就直接裝車或在儲能上使用，這是我們的愿景。
陽如坤認(rèn)為，要實現(xiàn)上述愿景，需要實現(xiàn)電池制造的創(chuàng)新和突破，而這種創(chuàng)新和突破需要從工程原理出發(fā)。“目前電池制造最重要的在于標(biāo)準(zhǔn)建立，包括電芯的規(guī)格、工藝過程的標(biāo)準(zhǔn)化，這個過程需要進(jìn)行數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)模型建立，最終才能實現(xiàn)智能化的數(shù)據(jù)分析。”陽如坤直言，如果主數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)都沒有定義清楚，整個電池要實現(xiàn)過程的優(yōu)化是沒有太多的意義，很難實現(xiàn)真正統(tǒng)一的優(yōu)化，同時過程閉環(huán)也是空中樓閣。
據(jù)陽如坤介紹，目前吉陽智能正在聯(lián)合企業(yè)、機(jī)構(gòu)和政府將整個電池制造過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行定義，“用數(shù)據(jù)來管控整個電池制造過程的不確定性，能夠知道電池制造過程的切實性，這是我認(rèn)為最重要的原則。”
陽如坤表示，目前電池制造的標(biāo)準(zhǔn)化痛點(diǎn)在于尺寸規(guī)格、制造過程和材料的標(biāo)準(zhǔn)化，主要內(nèi)容還是在于電池材料類型、尺寸的數(shù)量及接口替換。電池尺寸規(guī)格的定義應(yīng)是嚴(yán)格的定義，具備互換性，否則就沒有多大價值。“如果整個工藝參數(shù)、測試標(biāo)準(zhǔn)、材料規(guī)格、制造過程，能夠?qū)崿F(xiàn)很好定義，我認(rèn)為能夠大大提升電池制造的合格率，同時也會使得電池成本通過標(biāo)準(zhǔn)化再降低20%-30%。”陽如坤補(bǔ)充道，尺寸規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)不僅會影響材料的供給和采購的成本，還會影響制造成本及設(shè)備的優(yōu)化和制造數(shù)據(jù)的收集，更重要的是會影響到智能制造數(shù)據(jù)模型的建立和優(yōu)化體系的建立。
在標(biāo)準(zhǔn)體系方面，陽如坤建議應(yīng)采用“前標(biāo)準(zhǔn)”的方法，也即先定義標(biāo)準(zhǔn)由整個產(chǎn)業(yè)來做，在推行的過程中不斷優(yōu)化、完善，“從電池的產(chǎn)品、尺寸規(guī)格、制造規(guī)范、智能制造模型的定義均應(yīng)采取這種‘前標(biāo)準(zhǔn)’的思路來解決，而不是放任標(biāo)準(zhǔn)野蠻生長，誰是行業(yè)老大，誰就成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的這種‘后標(biāo)準(zhǔn)’模式。”
未來，動力電池大規(guī)模制造會對精度、制造安全、成本和效率有著極高的要求，而通過標(biāo)準(zhǔn)化解決多尺度、多物理場耦合、多元、異構(gòu)、海量數(shù)據(jù)、控形等問題，對智能制造的成本將會有大幅提升。
陽如坤指出，過去裝備的制造基本上還處于基于碼盤計數(shù)位置閉環(huán)階段;隨后迭代到邊緣計算。在邊緣計算層面，主要將來料的參數(shù)、過程參數(shù)、輸出參數(shù)拿到一個閉環(huán)過程實現(xiàn)制造的過程。我們并不清楚，如果我們能在第三個環(huán)，也就是制造產(chǎn)品的整個過程和來料、過程和制造質(zhì)量實行閉環(huán)建立起來;例如張力，我們就能夠知道張力真正應(yīng)該控制到什么程度，對電池的一致性和安全才是最好的，這是我認(rèn)為整個產(chǎn)業(yè)的基本思想。
“基于這些，就可以把極片制造、電芯制造和PACK制造，和整個大數(shù)據(jù)實現(xiàn)閉環(huán)，當(dāng)然這里最重要的還是數(shù)據(jù)定義，建立數(shù)據(jù)模型，最后實現(xiàn)制造過程的閉環(huán)。”陽如坤表示，“電池制造就是六大指標(biāo)，把這六大指標(biāo)進(jìn)行很好的管控，未來整個電池能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，進(jìn)而實現(xiàn)電池不再需要篩選，就能直接裝在汽車上。”
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