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【百人會】楊紅新:如何解決車規(guī)級制造與動力電池安全性問題
來源:汽車研究網   編輯:韓景旭  2020-01-12 14:27:24 字號   打印  收藏

  2019年,全球汽車產業(yè)進入深度變革的關鍵時期。汽車技術、市場、政策正在發(fā)生前所未有的變化,機遇與挑戰(zhàn)并存。在這個大背景下,2020年1月10日中國電動汽車百人會召開了以“把握形勢 聚焦轉型 引領創(chuàng)新”為主題的年度大型論壇。此次論壇將討論全球及中國汽車產業(yè)與市場發(fā)生的重大變革,轉型方向與路徑,中國有關汽車的政策走勢以及市場驅動階段的新能源汽車技術路線、產業(yè)重組的機遇與競爭合作模式、電動汽車安全、核心技術突破、燃料電池汽車發(fā)展、自動駕駛與智能網聯汽車發(fā)展的頂層設計與規(guī)制創(chuàng)新等相關內容。

  會議上蜂巢能源科技有限公司總裁楊紅新發(fā)表了演講,以下為演講實錄:

蜂巢能源科技有限公司總裁 楊紅新

  各位專家,各位嘉賓,大家上午好,非常榮幸跟大家分享。蜂巢能源是一家年輕的公司,但是還是做了一些比較有特點的事情,代表未來的工作。我們主要的產品是高速疊片的方形動力電池,同時我們打造車規(guī)級的標準體系,來制造車規(guī)級的產品。車規(guī)級的產品目的還是為了解決安全問題,是由于動力電池的使用場景變化而衍生出來的內容,我今天的演講主要圍繞著車規(guī)級制造與動力電池安全性的結合進行匯報。

  動力電池還是目前安全問題最主要的原因,做電力電池的責任是責無旁貸的,這是必須要解決的問題,解決安全問題從很多方面出發(fā),剛才各位嘉賓報告過的整車層面,系統(tǒng)層面,電芯肯定是最關鍵的,因為它是熱失控的來源,為什么有這么多安全事故,到底問題出在哪里?其中一個主要原因,這是場景的轉換帶來的一個變化,但是我們沒有準備好迎接這個變化。這是傳統(tǒng)的鋰電池的演變過程,在車上應用以后,對場景提出了新的要求,比如車上使用時間更長,環(huán)境更惡劣,低溫,高溫,雨雪,顛簸路面。另外,手機只有一塊電池,但是車上我們至少需要80多塊大電池,如果18650,21700,可能需要8、9千支電芯,如果一致性保證不好,會大大影響到整車的可靠性。還有是一致性,電芯的熱失控,當然有制造的問題,也離不開原材料的管控,我們原材料控制體系,供應商管理體系,是不是達到了車規(guī)級的要求?雖然中國原材料體系在蓬勃的發(fā)展,但是我們經過現場的審核,還是有很多問題的,還是不能完全達到車規(guī)級的要求。另外制造、控制和工藝管控的進步和迭代,從(原注)到軟包,到我們現在使用的方形高速疊片的技術,疊片電池可以帶來循環(huán)壽命的提升,散熱性更好,溫升小,能量密度的提升,但是這種新的工藝會伴隨著工藝管控環(huán)境同步都要提升,也是一個巨大的挑戰(zhàn),所以我們認為這是傳統(tǒng)鋰電池與車用動力電池一個非常大的差異。

  車規(guī)級不等于傳統(tǒng)鋰電池,那么車規(guī)級的定義,我們自己也作了一個總結,圍繞新能源汽車對于安全性、可靠性、一致性的要求制造的,與車輛屬性及使用場景密切相關,并通過專項測試的,涵蓋但并不限于滿足車規(guī)級原材料,車規(guī)級制造控制,車規(guī)級系統(tǒng)化設計,車規(guī)級測試規(guī)范等一系列標準的動力鋰電池。傳統(tǒng)的數碼的測試方法和我們車用的測試方法是完全不一樣的,它的工況更復雜,也有很多的專屬性,目前我們的這些測試方法跟標準還有很多需要進步跟完善的地方。

  鋰電池的火災事故很大比例是由制造缺陷引發(fā)的,為什么制造缺陷會引發(fā)這種不可預知的火災呢?和動力電池的特性有關系,因為有一些產品在出廠的時候,它的潛在隱藏的問題,質量問題,是不能被檢出來的,比如極微小的毛刺,極微小的顆粒物,通過原有的檢測技術是不能被檢出來的,但是電池經過很長時間使用以后,呼吸膨脹,這個顆粒物和毛刺會刺穿隔膜,引發(fā)突然的熱失控和短路。所以車規(guī)級的制造在這個時候就變得非常的關鍵,它是提升安全性的必由之路,中國和全世界的動力電池的制造體系必須朝這個方面進行轉變。那么蜂巢能源我們在常州建的工廠,就是一個車規(guī)級的動力電池工廠,同時我們聯合中汽協(xié)和中國汽車工程學會,也共同發(fā)起了中國車規(guī)級標準的倡議。

  我們的目標有幾個,減少或消除因制程缺陷導致的電池安全事故,提升一致性,降低成本,使之符合車規(guī)級的使用要求。包括以下三方面的實施,車規(guī)級的管控體系和標準保障產品質量和一致性,用高效智能的設備提高效率,降低成本,用AI技術實現信息化和數字化。

  首先第一個方面,從最根本的角度出發(fā),加強環(huán)境控制,加強投料控制,比如說整個工廠全都是萬級潔凈度,局部設備達到了千級,也是全行業(yè)最高的標準,我們有兩次更衣,兩次換鞋,全制程的濕度控制都是低于1%的,包括對滾軋溫度都提出了更加嚴格的控制標準。

  異物檢出的方法必須要更新,以前小于100微米的顆粒物很難完全被檢出來,檢出率是很低的,除了傳統(tǒng)的檢測方法以外,我們用微電流這種漏電檢測技術,可以把75微米的顆粒物的檢出率大于80%,同時還可以對同異物進行檢出。另外是毛刺,以前行業(yè)里的標準,毛刺是可以超出隔膜的,但是不能超出太多,我們整個制程的標準,設定的是毛刺不允許超出活性物質料區(qū),不能觸碰到隔膜,從而大大提高了安全性。

  制程管控標準,我們是6希格瑪工廠,從4希格瑪提高到了6希格瑪。缺陷不良率可以小于3.4PPM,整個工廠全制程的控制因子超過2500個,傳統(tǒng)的工廠一般在1500-2000個左右,2500個控制因素可以全面和信息化系統(tǒng)進行對接。

  另外,從傳統(tǒng)的機、料、法、環(huán)、時間,五個維度的控制升級到七個維度的控制,把人以及測試數據也全面與MIS系統(tǒng)進行對接。

  高效智能的設備,高壓微電路的測試設備,加特征曲線的判斷,可以大大提高異物的檢出率。裝備一致性,我們用了新的AI算法,使得裝備一致性可以大幅提高。微電壓的漏電檢測在后段,可以引入高精度的分拆系統(tǒng)。

  另外,高速疊片機的設備提高效率,降低成本,我們第二期將使用0.45秒的高速疊片,這也是全球速度最快的。激光模塊,可以大大降低毛刺,雖然會產生金屬的熔鑄,但是通過我們用等離子風的除塵設備,可以有效降低粉塵跟異物的產生,可以達到每分鐘2400片,單線效率可以達到15PPM。

  離子風,可以實現千級潔凈度,傳統(tǒng)的用毛刷刷的方式已經被淘汰了。在疊片對齊度方面,注液時間方面,也都有很大的優(yōu)化,注液時間我們引入了全國最高效率的超高壓注液技術,時間縮短了70%。

  另外是大數據跟AI工廠,從六個方面引入了AI的大數據技術,我們和華為有全面戰(zhàn)略合作,上周也是在這里跟華為舉行了簽約儀式,下周跟西門子舉行AI工廠的簽約儀式,從工藝到質量管控,到制程開發(fā)管控,到設備健康管控,到供應鏈需求管控,到智能園區(qū)物流的全面與大數據和AI導入的工作。目前我們常州工廠的一期已經實現了視覺缺陷的AI檢測,正在開發(fā)向激光焊接,包膜,化成等其他工序的AI自主的智能算法。目標還是想減少人工的干預,提高異常的檢出率,縮短異常分析的時間,減少不良品的產出。另外,剛才蔚來的黃總跟我們的想法也是很相似的,工廠未來的大數據,制成過程中的參數將來必須和車輛使用端的參數,以及梯次利用的參數全面進行打通,這樣的話在車上做數據健康狀態(tài)分析的時候,可以與制造過程中的數據進行參比對照,更精確的進行健康狀態(tài)的預測,這種做法的實現必須依靠于工廠的智能化和大數據,所有數據要上云,采集點足夠多,經過自動化智能的處理,我們也在跟華為、西門子在開展合作。

  未來一定是通過設備AI智能手段及標準化的管控體系形成一套數字化、信息化可復制的車規(guī)級動力工廠標準。

  我們還是希望新能源汽車已經在國際上具有優(yōu)勢了,還是希望動力電池也具有全球的引領優(yōu)勢,從什么地方做起?除了原材料,除了設計,除了能量密度,安全以及車規(guī)級的制造,車規(guī)級的標準,是必須要做,我們有機會和希望在車規(guī)級做到國際領先。

  這也是我們希望與行業(yè)一起來做的,我們發(fā)起了行業(yè)倡議,希望各位同仁一起努力,實現中國車規(guī)級產品全球的引領。

  我的匯報就到這里,謝謝大家!

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