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动力电池规格尺寸标准化有多难

时间: 2024-01-16 16:57:20 |   作者: 杏彩彩票平台

特征

  在新能源汽车产业高质量发展的过程中,建立、健全标准一直是行业十分关心的话题之一。最近,这一个话题再度成为舆论关注的焦点,在2023世界动力电池大会上,全国政协常委、经济委员会副主任苗圩,用“重要、紧迫”来形容动力电池规格尺寸的标准化需求。

  在新能源汽车加速替代传统燃油车的关键路口,第一要务就是降成本。动力电池规格标准化将是其中的一个重要方式,也将成为中国新能源汽车产业链高水平发展的一大助力。

  据了解,众多尺寸不一的动力电池规格带来的影响涉及诸多方面。首当其冲就是换电市场,电池包规格以及通信协议等不统一,导致跨品牌、跨车型难以实现换电。虽然换电市场空间不小,但全面推广落地难度很大,目前只有蔚来汽车、宁德时代等少数行业参与者。国家电投绿电交通产业创新中心主任、启源芯动力副总经理郭鹏向《中国汽车报》记者表示,在新的市场形势下,国内换电标准修订已明显提速,但因为技术路径多、差异大,仍存在不同的区域标准、团体标准技术路径不同,硬件接口通信协议之间无法共享互联的问题。

  国务院印发的《新能源汽车产业高质量发展规划(2021~2035年)》明白准确地提出,“力争经过15年的持续努力,充换电服务网络便捷高效”。工业与信息化部副部长辛国斌表示,要研究编制换电技术标准体系,推动换电电池尺寸、换电接口、通讯协议等标准统一。

  同时,电池尺寸规格的不同还影响着电池企业生产制造、整车配套、电池回收等多个角度。由于动力电池规格尚未标准化,在某些特定的程度上影响了其回收及梯次利用,拉低了资源再利用率。据悉,不一样的尺寸的动力电池回收再利用时,如果采用自动化手段拆解,对生产线的柔性配置要求很高,将增加处置成本;而如果人工拆解,其技能水平会影响回收成品率,并存在一定的安全和环保隐患。

  在汽车售后维修市场上,五花八门的动力电池也增加了维修的难度。一旦电池规格标准化,将简化电动汽车的维修与更换流程,降低维修成本,同时提高维修效率。

  随着新能源汽车市场化加速推进,行业对于动力电池规格尺寸标准化的需求越来越迫切。2017年全国汽车标准化技术委员会制定发布《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》(GB/T 34013-2017)(推荐性国家标准),将动力电池单体划分为圆柱形、方形、软包三类,并规定了单体、模块和标准箱的规格尺寸。其中,动力电池一共有145种规格,包括圆型电池6种、方型电池125种、软包14种。

  中国电池产业研究院院长、伊维经济研究院研究部总经理吴辉和记者说,国内动力电池企业推出了不一样的尺寸的产品,比如刀片、短刀、长刀等电池“百花齐放”,因此从电芯层面来看规格很多。

  “总体来看,电池规格尺寸偏多,适用性并不强。未来,随着行业集中度提升,由行业组织动力电池企业修订产品规格尺寸标准,减少规格,进行标准化生产,是一项对于提高竞争力很重要、也很紧迫的工作。”苗圩强调。

  在新能源与智能网联汽车独立研究员曹广平看来,当前锂离子电池规格、标准、特性不统一,确实给新能源汽车和零部件发展带来了较多的负面影响。

  记者在采访中发现,业内人士一致认为,动力电池电芯和模组规格尺寸统一和标准化是必然趋势。某动力电池企业技术总工、中国汽车工程学会特聘专家张卫(化名),从三个方面解释了为何要修订动力电池尺寸规格标准:一是减少规格,提高产业效率,持续积累技术、促进竞争加速行业发展;二是提高可替换性,以免动力电池作为耐用品在后期因供应商的变故,没有办法获得生命周期内的持续服务;三是便于行业管理,使用相同的测试验证和对比标准,可促进行业的优胜劣汰。

  中国化学与物理电源行业协会副理事长、全国锂电池智能制造装备标准化工作组副组长梁锐对记者表示,电池规格尺寸不统一,导致制造工艺、设备也不一样,企业存在多种生产线,造成产能浪费;制造的核心是复制,即一个型号的产品大批量生产,以此来实现对从原材料到工艺的规模化管理,而规格尺寸不统一会造成成本居高不下;电池规格尺寸的不统一,也提高了对品质控制的难度,比如企业有10条不同产线,每条产线的品质操控方法也不一样。

  动力电池企业为满足产品不一样的尺寸规格的需求,花费了大量的时间和设计成本,不利于大规模自动化生产。对整车企业来说,不同电池供应商的电芯尺寸规格往往存在一定的差异,导致配套切换困难,也增加了生产成本。

  “在安装设计不变的情况下,根据不同的续驶里程和动力要求,提供不同的电池容量,以满足多种的需求。这种模块化的应用,在单体、模组端都可实现大规模自动化生产,大幅度降低生产所带来的成本。如果搞好了,将来还能实现标准上的全球引领,特别是对方形电池尤为必要。”苗圩指出。

  有业内人士向记者反映,我国在动力电池标准上多少有些“起了个大早,赶了个晚集”。《电动汽车用动力蓄电池规格尺寸》(QC/ T840-2010),要早于VDA(德国汽车工业联合会)电池电芯标准,但遗憾的是当时并未推广开来。如今,很多动力电池企业采用VDA的标准,目前不少国内外整车厂商也采用该标准。

  张卫表示,电动汽车用动力电池电芯规格尺寸与整车布置紧密关联,目前除了行业头部企业特斯拉、比亚迪等外,其他整车厂商很少或基本没考虑利用电芯规格的一致性、稳定性,降低动力电池系统的成本、提升质量和供应链效率,以增强整车产品竞争力;甚至同一家车企的不同项目部门,还会采用不一样规格的电芯满足自己特定的系统模块设计要求。

  “主流动力电池供应商多会有主推的产品类型,如松下、特斯拉的圆柱电芯,LG新能源、SK创新的软包电芯,比亚迪的长刀片,蜂巢能源的短刀等,并且这些电芯都已大量成功应用在整车上。”张卫介绍道。

  梁锐和记者说,此前,我国动力电池供应商为抢占市场,研发出多个型号的产品,为整车公司可以提供定制化服务。在动力电池市场的“战国时代”,这样的形式使得我国动力电池行业获得了技术进步,是一种创新。

  “每个细致划分领域都会有自己的电芯尺寸需求,在电芯单位体积内的包含的能量还不能完全满足使用需求时,系统集成商不得不利用好每一个可用的空间,使得电芯尺寸难以统一。”张卫向记者透露,因为对空间利用率不敏感,或行业逐步形成了标准的PACK包络结构,储能和新能源商用车领域有机会达成一致的少量尺寸规格标准;对于车用尤其是私家车电池PACK,除非采用18650、21700、46系列多圆柱电芯并联,其他的产品很难达成一致意见,最后是由供应商与车企博弈的结果决定事实上的标准。

  有业内人士对记者坦言,动力电池企业前期投入很大,不只是研发费用,还涉及设备及产线;统一产品规格尺寸意味着要进行从研发到生产的全面改动,出于对投入“打水漂”的顾虑,没办法做到一蹴而就。同时,在标准制定上,每家企业都希望自己的规格尺寸能成为行业的标准,这也就等于掌握了市场的话语权。

  吴辉表示,目前国内电池公司数众多,它们纷纷在结构上进行创新来提升产品的单位体积内的包含的能量,所以电池的规格尺寸慢慢的变多。另外,企业都想把自己的产品作为标准去推广,所以说目前行业追求的标准化,其实也是企业之间的竞争。短期之内,电芯层面、包括模组层面很难做到统一。

  不过,即便面临多重挑战,但动力电池规格尺寸的标准化势在必行。“统一动力电池规格尺寸的好处很多,包括标准化之后带来的PACK成本降低,电池回收与处理和批次利用时更加便利。另外,车企在开发整个动力总成时也会方便很多。”吴辉说。

  中国汽车战略与政策研究中心高级研究员孙昱晗指出,除了减少相关成本、提高兼容性、方便维修与更换、便于回收利用之外,动力电池统一规格尺寸更有助于充换电等基础设施的建设,使得设备采购、运维等环节充分的利用规模化效应,降低成本。

  在梁锐看来,标准化是更深层面、更长远的考量,将助力中国动力电池行业继续保持优势,不但可以在质量、成本上确立产业优势,还能够在标准上引领全球,从而拥有市场主导权。假如没有标准做基础,就是“用沙子堆城堡”。

  综合来看,动力电池规格尺寸形成标准化,将带来生产设备和工艺的标准化,从而逐步降低生产所带来的成本。此外,动力电池退役后进入梯次利用市场,最后统一报废和材料回收,整个产业链都将实现标准化,产品和资源的利用率有望大幅度的提高,实现整个产业生态的节能减排。

  以新能源商用车为例,目前其换电模式取得了确定性的经济价值。对于通用的换电PACK,也需要有统一或少量规格的电芯尺寸标准。多地政府、行业协会、换电企业等都在为此付出积极努力。去年4月,江苏率先通过了《江苏省纯电动重型卡车换电电池包系统技术规范》的评审,成为全国首个纯电动重卡换电电池包标准。

  循序渐进推进动力电池规格标准化,慢慢的变成了行业共识。孙昱晗认为,要从四个方面开展工作:一是市场需求调查,进一步探索市场需求,分析和预测未来新能源汽车技术发展的新趋势,以满足多种类型电动汽车在电池规格和尺寸方面的实际的需求;二是技术协同和信息共享,鼓励电池企业间开展技术协同与信息共享,加强电池企业、整车企业、回收利用企业沟通协作,一同研究和探讨适用于统一标准的动力电池产品;三是制定统一标准,由政府加强规范和引导,与国际同行合作,制定一套广泛接受、通用的动力电池技术标准和规格,促进行业发展及国际合作;四是跨国合作与标准制定,与国际同行携手合作,参与国际组织和标准制定过程,为动力电池统一规格尺寸提供全球共识。

  “我们打算从公司开始调研,了解对它们而言最想要或最希望的三种动力电池规格是什么。从需求端把大家的要求汇总起来,应该能够归成少数几种产品规格,然后向全社会发布。”中国汽车动力电池产业创新联盟理事长董扬表示,“我们不用产品准入方式限制大家,但是希望引导行业逐渐规格化。就像现在使用的干电池一样,其实以前也出现过2号、3号、4号产品都有,但现在1、5、7号用得较多。中国汽车芯片产业创新战略联盟已用这种方法把MCU的规格,由上百种推进到7种。我相信这种方法在电池规格尺寸标准化方面,也能够更好的起到作用。”

  吴辉和记者说,要先从PACK和模组层面开展标准化,再过渡到整个电池电芯的标准化。曹广平表示,动力电池规格尺寸标准化的前提是充分发展和大规模竞争,要优先发展适合整车和客户的真实需求的电池技术方案。真正优秀的技术方案,才能在市场上居于优势地位,在规格尺寸等方面自然也会占据主流。

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