陽如坤：5大痛點掣肘動力電池智能制造

   近日，G20鋰電峰會成員企業吉陽智能董事長陽如坤在位于深圳福永的辦公室向高工鋰電直截了當的表示，目前國內鋰電企業對于智能制造缺乏清晰的認識和理解，而在政策層面也缺乏切實可行的評估方案。

    在他看來，國內鋰電行業目前還處于智能制造的“打地基”階段，最為緊迫的當務之急是要建立一套電池工廠產品、工藝、質量的信息模型，在信息模型的建立的基礎上實現數字化、在大數據分析、累積、優化實現智能化，同時，要加快制造工藝及裝備標準化的推進，兩頭并進能加速實現制造環節的標準化、模塊化及數字化，然后才能做到基于數據的智能化。

    基于這樣思路，吉陽智能已經開始整合資源進行鋰電制造的工廠、產品、工藝、質量模型的建構和分析。準備對于現有電芯設計、工藝、生產流程的革新進行前期儲備。

    同時，在陽如坤的主導下，吉陽智能還成為了全國電工專用裝備標委下屬鋰電池制造設備成套標準制修訂工作組帶頭企業，推動《鋰電制造設備通用技術規范》的制定工作。

    為了建立這個規范，陽如坤帶頭制定了鋰電裝備行業標準路線圖。在征集設備、電池及行業專家建議的基礎上，去制定鋰電生產設備的標準進行制定或修訂，目前，規范已經到了最后的評審環節。

    在陽如坤看來，動力電池智能制造就是通過應用智能部件關鍵技術，對電池制造的漿料設備、極片制備、芯包制備、電芯裝配、干燥注液、化成分容和電池Pack的過程實現三高三化應用，建立數字化鋰電池車間、包括來料數字化、制造過程互聯互通互操作、制造質量的在線檢測智能部件、機器人自動化組裝、智能化物流與倉儲，信息化生產管理及決策系統實現動力電池制造的智能化生產，確保動力電池高安全性、高一致性、高制造效率和低成本。

    然而，不可忽視的是，動力電池產業鏈的智能制造仍然面臨很大的發展障礙。一是基礎數據層的標準化沒有實現標準化，工序間無法做到互聯互通；二是鋰電的制造模式屬于流程型和離散型的混合模式，加劇了產業數字化/智能制造的難度；三是動力電池尺寸標準規格不統一，我們國內企業生產了150多種不同規格的電芯，導致單一車型銷量相對較少，限制了標準化規?；悄芑闹圃彀l展。

    動力電池制造CPK提升迫在眉睫

    真正的智能制造不是空中樓閣，而是能夠通過切實可行的方式來提升制造效率、品質，并降低成本。

    這其中，制造的合格率就是一個關鍵的考核標準。陽如坤認為，動力電池的制造合格率，是動力電池企業生存的關鍵，不僅關系到制造企業的成本，更關系到動力電池的安全。

    據悉，國內企業平均動力電池的制造合格率只有90~93%的水平，動力電池的核心工序大約有20個，每個核心工序的工序能力指數CPK在1左右，工序合格率99.73%，電芯的總體制造合格率只有94.7%，電池制造的核心工序能力有待提升。

    “傳統汽車要求核心零部件企業的CPK值為1.67，而我國動力電池企業大部分都在1.5以下。CPK值反映的是電池的品質，直接影響的是電池的安全和成本?！?/span>

    而從成本角度來講，陽如坤算了一筆賬，按照目前動力電池成本1.5元/wh，1Gwh的生產線，1%的合格相當于1500萬元，這對動力電池企業來講不是一個小數目。

    陽如坤認為，動力電池制造核心工序能力指數必須達到CPK>1.33，工序合格率99.99%，電芯的總體制造合格率將達到99.8%，這才是智能制造的未來和方向。

    5大痛點掣肘動力電池智能制造

    國內要推動智能制造落地，先圍繞當下行業存在的痛點進行集中攻關，陽如坤看來，這包括了行業標準滯后、動力電池設計規范缺失、制造工藝一致性差、裝備技術及自動化的水平低、跨行業協作程度差等現實問題。

    最大的痛點首先是標準規范的滯后。之所以選擇承擔《鋰電制造設備通用技術規范》的制定工作，很重要的一個因素是，陽如坤看到，國內電動汽車的研發和產業化工作發展很快，而相關標準的制定、修訂工作周期相對較長，現有的新能源汽車標準體系和標準對一些新技術和新產品覆蓋不全面，存在某些產品或某些技術領域缺乏標準或標準不能滿足的情況，同時還存在標準的制修訂工作跟不上發展需要的情況。

    對此，他的建議是，通過企業、行業、政策的三者結合，盡快制定、落實動力電池標準和行業管理規范，強化標準的規范化作用，進一步規范動力電池的市場秩序，有效進行資源整合及配置。

    其次是動力電池的設計規范缺失，陽如坤介紹，截至目前，動力電池在設計上沒有統一的、可遵循的規范，動力電池的設計模型沒有完全建立，設計的準確性差，缺少有效設計驗證，更談不上制造數字孿生，致使不同企業的設計思路不同，同一企業的設計思路也經常反復修改，造成動力電池從設計到規模量產不斷修改、時間過長，產品量產成熟的周期長，動力電池性能上也有較大缺失。

    電池廠商往往只追求其產品在某個方面達到最優性能，缺少對動力電池綜合性能的評估及平衡，例如只追求動力電池的容量，這就造成了動力電池市場產品種類過多，質量參差不齊的混亂狀態。

    陽如坤認為，動力電池性能的設計順序要遵守三個原則：第一原則是安全、自放電、可靠、一致、耐久；第二原則是成本、循環、倍率、容量；第三原則是尺寸、內阻，高低溫性能。痛點三是制造工藝一致性差。動力電池制造廠很難把控每道工序的各個細節，以達到較高的一致性。

    以正負極漿料制備環節為例，物料配比和固液比不精確、原材料一致性差，導致活性物質、導電劑、粘結劑不能按正確比例充分混合并均勻分散；不同環境以及不同的攪拌工藝、攪拌速度、攪拌溫度、攪拌時間等都會影響漿料的分散性。

    針對這樣的問題，陽如坤正在主導制定動力電池大規模智能化制造路線圖，包括立項研究電池制造工藝、制造方法、制造裝備等；建立動力電池制造標準及裝備標準，以標準來化解目前的制造工藝問題。

    由于沒有制造標準，動力電池制造過程由非常復雜，影響制造質量、制造效率的因素眾多，各個企業自己的理解和重視程度的不同，導致電池企業的制造水平和制造質量的差異，在此迫切需要強強聯合、達成共識、取長補短、共同推進，這才是中國鋰電制造業的未來。

    此外，動力電池在智能制造的進程中還面臨制造裝備技術差距大、自動化水平低的現狀。與國外設備相比，國內設備在包括精度、速度、可靠性、無人化、可視化、信息化等方面存在一定差距。

    對于設備的性能提升，陽如坤的思路是，開展大規模、連續化制造技術及裝備的研發，專項推進、統一規劃裝備的研發和制造。

    “對于裝備制造企業而言，要加大研發投入，在設計裝備時，要充分溝通，活用上下游資源，明確開發目標，同時要充分考慮全生命周期內的失敗成本，還應充分利用建模和仿真分析，重視機理研究?！倍@，也是吉陽智能目前正在進行的實踐和探索。

    而在具體制造上，國內動力電池的產品設計和制造工藝技術沒有完全成熟，特別是電池模組的關鍵生產工藝設計不成熟，驗證不夠充分，一次通過率低，且較難實現在線自動測試及品質追蹤。因此，動力電池系統生產仍以半自動化為主，僅有少數電池廠商實現了動力電池模塊或模組的自動化生產。

    化解這個問題，就需要以“過程檢測和信息化管理”為核心，以品質管控為優先考慮原則，加快自動化生產的進程。

    除了上述問題，動力電池制造向智能化邁進的還有一大痛點是跨產業及產業內協作不給力。

    我國動力電池產業內部不同類型參與主體和企業之間的協助也存在不足。在動力電池負極材料開發過程中，負極材料如果只憑研發企業自身努力提高容量，難度較大。如果跟動力電池企業及正極材料等電池材料企業協同開發，提高容量的過程就變得相對容易。

    而現實情況是，負極材料企業與動力電池企業、其它電池材料企業之間的協作不充分。動力電池產業內的其它不同企業，也存在類似的協同不足問題。對此，陽如坤表示，電芯企業、BMS研發企業、電池包系統PACK企業、裝備企業、檢測中心和整車企業等企業強強聯合，加強供應鏈協同合作，將各自的優勢充分發揮，揚長避短，才能有所突破。