新能源车企发力电池自研,蔡司加码三电质量领域投入

发布时间:2022-04-27
近两年,蔡司加大投入,以新能源汽车“三电”系统质量解决方案为切入点,入局新能源汽车领域。

近日,本田发布了电动汽车事业最新举措,重点之一是未来几年加快新一代电池的自主研发,决定为目前正在开发的全固态电池建设示范生产线,投资约430亿日元,计划于2024年春季启动。这是主机厂对于自研新能源汽车动力电池的又一大动作。

新能源汽车代表着汽车产业的发展方向,动力电池作为电动汽车的“心脏”,关系到主机厂供应链的稳定性和竞争力。全国乘联会秘书长崔东树认为,整车企业自造电池是趋势,因为电池的成本占比太高,至少占到整车价格的25%左右。

1►不尽相同的自研之路

从全球新能源汽车产业看,陆续有主机厂切入动力电池领域,其中既包括大众、奔驰、本田、特斯拉等国际厂商,也可以看到比亚迪、广汽、长城、吉利、蔚来等国内车企的身影。再将目光转向国内,从比亚迪的“刀片”、广汽埃安的“弹匣”,到东风岚图的“琥珀”和“云母”,再到长城的“大禹”等,国内主机厂在动力电池自研方面正快马加鞭。

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特斯拉4680自研电芯

作为引领汽车电动化趋势的公司,特斯拉很早即布局动力电池领域,从与合作伙伴共同建厂到自研。4月投产的特斯拉德州超级工厂,交付了第一批装有4680自研电芯、一体式压铸前车身和结构性电池的汽车。4680电池于2020年发布,采用无极耳设计,硅碳负极材料,干电极技术,电池的能量密度将达到300kWh/kg,相比于2170电池,容量提高5倍,输出功率提升6倍,将使整车续航里程增加16%,成本降低14%,被评价为具有颠覆性的电池。

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大众“2030 NEW AUTO战略”

今年3月,大众汽车与合作伙伴宣布将在西班牙建造一座巨型电动汽车电池工厂,这是规划中的六座工厂中的第三座。与此同时,该公司正在研发磷酸铁锂电池、三元锂电池、高锰电池和固态电池。根据大众汽车的“2030 NEW AUTO战略”,在电池方面,计划通过建立新的合作伙伴关系,解决从原材料到回收利用过程中出现的所有问题,搭建一条可控的电池供应链。

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比亚迪“刀片电池”

从电池制造商转型为车企的比亚迪,是国内最早押注新能源汽车的主机厂之一,电池技术也是其优势所在,其自研的 “刀片电池”把磷酸铁锂重新拉回“主赛道”。通过对于电池包结构的重塑,比亚迪“刀片电池”在成组时可以跳过“模组”,体积利用率相较传统的有模组电池包提升50%以上,续航里程达到了高能量三元锂电池的同等水平。由于去掉了“模组”这一层中间结构,使得电池系统的复杂度大幅下降,由此也带来了更高的产品稳定性和更低的故障率。

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蔚来三元铁锂电池包

蔚来自研的三元铁锂标准续航电池包(75kWh),采用了三元锂与磷酸铁锂电芯混合排布的方式,综合了三元锂电池的高能量密度、较好的低温性能,以及磷酸铁锂电池的高安全、低成本等优点。

2►电池的挑战

天风证券认为,汽车主机厂布局动力电池,拥有以下几方面优势:

· 动力电池技术趋于成熟,主机厂具备后发优势

· 背靠主机厂,动力电池出货量增长快且稳定

· 主机厂对汽车市场理解更深,车端需求可以直接穿透到电池

· 新技术、工艺和设备可以快速应用

· 电池和底盘同步开发,更易应用CTC等技术方案

尽管如此,主机厂自研电池还要面对研发、原材料、投资等挑战。动力电池的核心技术指标包括能量密度、充放电倍率、循环寿命、安全性、可靠性等,电池质量将影响到整车的安全性和消费者的满意度。

近日,工信部等五部门发布《关于进一步加强新能源汽车企业安全体系建设的指导意见》中提出对提高动力电池安全水平的要求。工信部表示,动力电池是新能源汽车的核心部件,提高动力电池安全是核心要素。

3►蔡司布局“三电”质量领域

新能源汽车动力电池种类较多,包括磷酸铁锂电池、三元锂电池以及铅酸电池、镍氢电池、锰酸锂电池等。按封装形式区分,锂电池分为圆柱、方形和软包。无论哪种技术路线,电池的质量保证过程都是复杂且多方面的,从材料研发开始,原材料加工,电芯生产,到电池模组装配,品控伴随着生产的每一步。

近两年,蔡司加大投入,以新能源汽车“三电”系统质量解决方案为切入点,入局新能源汽车领域。

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蔡司工业CT和显微镜确保电池研发和生产中的质量

例如在材料研发环节,电芯材料的微观结构将决定电池的性能,蔡司显微镜可用于分析表征材料微观结构、化学成分到电气特性,这些解决方案相互关联,从而能分析出局部属性对整体性能的影响。

在电芯生产环节,CT检测助力电池厂商找到电池发热、失效及短路等根本原因,从源头避免缺陷电芯流入市场。

在模组装配环节,蔡司微焦点 X 射线管能以高分辨率和高效率对电池及其模组进行更好的CT成像,X射线光学技术和机电一体化技术的结合保证了电池及其模组检测的精确性、设备的稳定性和操作的可靠性。

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使用蔡司三坐标和光学测头进行电机测量

在电机方面,从保时捷开始,各大主机厂相继布局基于800V电压平台的新车。不断提高的电机转速对于电机旋转类零件提出超高的精度要求,新一代电机带来的挑战涉及发卡和定子的精准生产和装配,以及定子和转子中叠片的制造。蔡司生产接触式和光学测量设备,涵盖质量管理过程的各个方面,可以帮助电机制造商建立整个检测链。

    卡尔蔡司(上海)管理有限公司

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