汽车动力电池智能制造工厂建设框架与实践
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第2章
汽车与动力电池发展概况

动力电池是能为相关设备提供动力来源的电源。对于节能与新能源汽车来说,指的是为其提供驱动力的蓄电池。区别于为汽车发动机起动的起动电池,动力电池可分为镍氢动力电池、锂离子动力电池、固态电池和燃料电池四大类。动力电池是节能与新能源汽车的关键核心零部件,其发展情况直接影响着节能与新能源汽车的推广和普及。

2018年全球动力电池出货量前十的企业中有6家来自中国,而其余四家分别为松下、EVE、LG化学和三星SDI。相比之下,国际市场上并没有出现领先的欧美动力电池企业。在产品出货量及企业数量方面,中国动力电池产业规模在世界范围已处于绝对领先的地位。韩国SNE Research发布了2018年全球EV动力电池出货量排名,宁德时代以21.3GWh的出货量,超过松下成为全球最大的动力电池企业。

动力电池产销量持续增长,行业集中度明显提升。以中国市场的锂离子动力电池为例,中商产业研究院数据显示,2018年动力电池企业总装机量达57.35GWh,同比增长57%。其中,2018年新能源乘用车动力电池装机量达32.86GWh,同比增长137%,占总装机量的57.3%,成为动力电池的主要需求增长点。企业方面,2018年动力电池装机量排名第一的企业为宁德时代,装机量达23.54GWh;比亚迪装机量为11.11GWh,排名第二;国轩高科排名第三,装机量为3.03GWh。2018年动力电池装机量排名前十企业装机量占总装机量份额超80%。业界普遍预测,未来中国动力电池产能过剩已成定局。

尽管中国企业的出货量巨大,但在先进技术研发、产业链协同发展及企业国际化渗透方面与其他先进国家还有一定差距。随着节能与新能源汽车市场的高速增长,国内对动力电池的需求空前旺盛,国内企业蜂拥而上大幅度扩张动力电池产能,导致市场面临着产品质量鱼龙混杂、产能阶段性过剩的困境。此外,动力电池回收、梯次利用等方面尚不成熟,需要实践推进和修正完善。现如今,经过市场多年的筛选,中国的动力电池市场呈现出一个金字塔型,比亚迪和宁德时代成为行业领头羊,中间的追赶者约有10家左右,大部分落后小企业将成为大中型企业的垫脚基石。

中国汽车动力电池产业的未来发展趋势包括以下三个特点。

(1)动力电池回收逐步开展。

由于新能源汽车动力电池报废年限为5~8年,按照往年的节能与新能源汽车销量预测,假设锂离子电池回收价值为0.3元/Wh,2020年左右新能源汽车动力电池将进入报废高峰期,理论报废量将达到37GWh,动力电池回收市场将超过110亿元,此后新能源汽车电池的报废更将成为常态。近年来,国家高度重视新能源汽车产业体系的构建,在产业规划、生产准入、专项规划、示范推广等方面均提出了动力电池回收的要求,明确了相关产业的发展方向。

从2017年开始,国家主管部门陆续发布了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》《生产者责任延伸制度推行方案》等法规,同时《车用动力电池回收利用拆解规范》《电动汽车动力蓄电池产品规格尺寸》《汽车蓄电池编码规则》及《车用动力电池回收利用余能检测》等多个新政陆续出台,对汽车生产和动力电池的回收提出了具体要求,政策要求更具体和清晰。

(2)多元技术体系同步推进,燃料电池成为前瞻性电池技术路线。

在《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》中,针对新能源汽车的发展路线,明确中国重点推动的是纯电动汽车和插电式混动汽车产业化。2019年,经国务院批准,工信部牵头开展《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》的编制工作,在后续规划编制的总体思路中,中国的新能源汽车发展将要兼容多种技术路线。

燃料电池汽车具有清洁零排放、续航里程长、加注时间短的特点,是适应市场要求的最佳选择。随着新能源汽车的财政补贴逐渐退出,政策开始由补车转向补电,其中包括对加氢站的政策支持,氢燃料电池汽车也正在受到更多关注,并受到肯定。推广燃料电池汽车,需要在示范运营区构建集制氢、储氢、运输、加注和商业运营于一体的氢能体系。虽然氢燃料电池被喻为未来清洁能源的终极方案,但目前受限于技术、氢气制备及储运技术的限制,中国尚处于试运营阶段。

(3)动力电池企业智能制造快速推进,企业基本实现无人化信息化可视化。

近两年,我国节能与新能源汽车产业飞速发展,为动力电池等相关产业带来了难得的机遇。动力电池也对电池品质提出了更高的要求,电池制造将朝着“高品质、高效率、高稳定性”和“信息化、无人化、可视化”的方向发展。我国电池企业也正通过技术创新、生产自动化和管理规范化,加快推进电池的智能制造步伐,推动电池产品更多进入高端市场。

为提高生产的动力电池一致性,提高生产效率,提高信息化管理,减少用工,降低劳动强度;同时也为了满足动力电池生产过程中不同规格电池的混线生产等需求,建设自动化、智能化的生产物流系统及智能制造系统成为必然趋势。2016年工信部开始发布《智能制造综合标准化与新模式应用拟立项项目名单》,截至2018年年底,已经有多家动力电池企业入选,其中湖南科霸、孚能科技、天津力神、微宏动力、国轩高科、浙江天能、中伟新材等20多家动力电池相关企业的申报项目成功入围。有数据显示,国家首批109个智能制造试点示范项目智能化改造后生产效率平均提高30%以上,最高达到2倍以上;运营成本平均降低20%以上,最高降低60%。