走进宁德时代 探秘安全可靠的电池是如何制造的

中汽协数据统计，今年前11个月国内新能源汽车累计生产42.7万辆，销售40.2万辆，比去年同期分别增长59.0%和60.4%。新能源市场的火爆，也间接导致动力电池行业整体出货量的水涨船高，2016年锂电池市场迅飞猛进，我国动力电池出货量已经跻身国际领先行列，然而对于普通消费者而言，汽车动力电池的研发制造一直充满神秘色彩，近日宁德时代向工场菌敞开了大门。工场菌也得以借此机会为大家展示安全可靠的汽车动力电池是怎样研发和制造出来的。

宁德时代（CATL）是？

开篇之前跟各位科普一下，宁德时代新能源科技控股有限公司（下文简称:CATL），是国内唯一一家为国际品牌乘用车提供动力电池的企业，公司为宝马、大众、北汽、吉利、长安、上汽、长城等国内外车企提供动力电池方案，华晨宝马X1混动版、吉利帝豪EV、北汽EU260等车型上搭载的均是宁德时代的产品。2015年CATL车用锂电池出货量位居全球第三，另外需要说明的是宁德时代自2011年成立至今，一直保持着零安全事故的记录。

CATL目前每年投入销售总额的5%用于技术研发，涵盖材料、产品、工程设计、测试分析、智能制造、信息系统、项目管理等领域。宁德时代还设立了研发中心，斥资4亿元引进154类、1500多台国际一流水平的仪器设备，具备材料、电芯和电池系统的全面分析和测试能力。

今年9月，总投资100亿元的CATL锂离子电池长三角生产基地在江苏中关村科技产业园开工，这是宁德时代继宁德、西宁之后的第三个生产基地。项目建成达产后，将形成年产10GWH动力储能及锂离子电池的生产能力。

安全是一家电池企业核心

安全是CATL的第一理念，这里的安全指的是电池全生命周期安全。一是全过程，从电池的量子动力学仿真分析出发，从机理分析、电池材料选择和设计、电芯设计、电池系统设计到制造全过程都必须进行安全管控。二是全方位，电池系统安全包括电气安全、功能安全、机械安全和化学安全。

好的电池系统产品主要依赖三大关键技术，电芯技术、成组技术和BMS技术。电芯决定是否安全的“基因”，成组技术提供电池系统强壮的身体，BMS管理技术提供电池系统“智慧的大脑”。

优秀的设计验证是安全的前提

电池系统的设计上，通常需要经历模拟仿真、测试评估等环节。随着电池行业的日益扩张，电池的测试也越来越被重视。通过仿真测试，能够非常有效地减少测试时间，在设计初期便可发现问题并提出改进方案。

仿真覆盖微观到宏观，内容包括量子动力学、机械结构拓扑优化、形貌优化、尺寸优化、产热分析、防热失控、热场分布、模态、振动疲劳、冲击、石击等。

CATL通过电化学仿真、热和流体仿真、结构仿真来识别设计关键参数，优化设计方案、评估性能和可靠性指标。这些方法对保障产品开发质量、，缩短开发周期，以及满足客户技术需求都起了非常重要的支持作用。

耐用是动力电池另一大重要指标

在保障电池的可靠性方面，电池企业通常会利用海量数据结合测试结果分析失效模式和失效率。根据失效率的“浴盆曲线”模型，所有的产品在早期失效率会比较，使用中期失效率会下降，到晚期老化时又会升高。CATL作为电池厂家，尽力把产品的早期失效控制在出厂前，使用户在使用期间的失效率最低，在老化衰老期失效率增加时，电池系统依靠诊断、预测指导维护使用，最终使动力电池寿命达到最高。

为了科学有效评估电池的使用寿命，CATL建立了一套成熟的寿命预测模型。通过3个月的测试数据，可预测电池包系统十年甚至更长的使用寿命。CATL 2011年投入使用的纯电动大巴，累计行驶18万公里，实际能量寿命衰减落在95%的置信区间。

安全测试必不可少

除了科学的安全理念、严谨的开发流程，一套完整的测试验证体系在保障电池包安全时同样必不可少。CATL的产品不仅按照国家标准通过了针刺、火烧、电化学、高压、碰撞以及极端寒冷、极端炎热等试验，还通过了C-NAS认证。同时，因汽车电子设备的电磁兼容性能在国内日益受到重视，CATL耗资千万建立了电磁兼容实验室以应对在自主研发过程中遇到电磁兼容技术难题。

目前，CATL动力电池测试中心具备美国、德国、国产的门类齐全的先进电池检测设备。测试中心可依照国家颁布的电动车电池相关标准，欧美日等发达国家的国际标准、法规，世界主要汽车企业的企业标准进行测试。可以对各种规格的电池单体、电池模组、电池包电池系统进行测试评价，包括电池性能测试、寿命测试、环境可靠性测试、安全测试等，测试能力覆盖范围最广。 2017年，CATL将建成国家级的工程研究中心。

智能制造 提高产品一致性

对于动力电池而言，单体比能量提高仅仅是性能优越的一方面，更重要的是所有单体电池的高度一致性，要提高产品一致性，智能化、自动化的生产模式必不可少。CATL已经投资数十亿元建立智能化、自动化产线，该产线实现了高度的自动化。

工场菌在参观工厂中看到，CATL的工厂使用了大量的高科技机器人、在线检测设备和信息追溯系统，车间内的AGV自动搬运材料和为设备喂料，机械手自动拆盘码盘，RGV输送线来回穿梭于库房和线边，中控系统指导每个子设备智能有序的完成装盘、扫码、检测、分拣……这种生产模式极大地降低了人员情绪作业、疲劳作业和动作失误对产品品质的影响，实现了工厂的自动化、智能化、数字化、高效化。

锂离子的工艺非常复杂，工序非常繁多，而且每道工序对电池的性能都有影响。整个制造过程需要对环境控制。采取高精度和稳定的设备，对电池生产环节的每个节点进行严格而有效的监控控制，减少电池的差异性，从而提升电池的质量。智能化的生产线不仅能够提高动力电池的产品质量和产量，为企业节约成本和生产周期，还能最终破解动力电池“一致性”的难题。

CATL有一套远程监控系统及时预警安全隐患，使产品安全的问题大大的减少。这套监控系统配合CATL整个售后服务市场、市场追溯包括未来的梯次利用，保证了产品全生命周期实时监控和安全维护。

未来中国主流的新能源汽车是什么样？

宁德时代总裁黄世霖在接受采访时向我们表示，他眼中的未来中国主流的新能源乘用车应该是纯电为主，每部车搭载40kWh左右的电池，10-15分钟即可充满，充一次电可以跑300公里。传统燃油车一桶的油跑500-600公里，电动车充一次电可以跑300公里以上，未来充电站的分布跟加油站的密度差不多，大家买电动汽车的积极性会提高。只要这几个指标都能实现，并且有较好的运营模式，电动汽车跟传统燃油车相比便很有竞争力，另外电动汽车维护保养比传统燃油车少很多，电机的维护保养也更简单，他对电动汽车的未来充满信心。

得益于国内一流电池技术，CATL仅用5年间就已成为中国电池的领军企业之一，并且海外知名汽车客户的认可。目前，宁德时代是中国唯一走出国门为外资豪华车企品牌供货的动力电池企业，也是国内唯一可以与日韩竞争对手对标的企业。严谨科学的技术研发和测试、智能化的生产工厂，成绩的背后工场菌更多的看到的是这家电池制造企业背后的坚持和付出，以及要做世界一流动力电池的企业的决心。