摘要:在全球新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背景下,常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)作為中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié),面臨著前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。文章基于新質(zhì)生產(chǎn)力的視角,分析全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),調(diào)研剖析常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù)面臨的瓶頸。為解決這些難題,從加大研發(fā)投入力度、提升智能制造水平、深化系統(tǒng)集成技術(shù)等方面探索適合常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)突破路徑和對(duì)策,為推動(dòng)常州新能源產(chǎn)業(yè)繁榮發(fā)展提供參考思路。
關(guān)鍵詞:動(dòng)力電池;關(guān)鍵核心技術(shù);新質(zhì)生產(chǎn)力;突破路徑
中圖分類(lèi)號(hào):F426.4 " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A " " "文章編號(hào):1674-0688(2024)10-0005-05
0 引言
在全球能源轉(zhuǎn)型與綠色低碳發(fā)展的時(shí)代背景下,新質(zhì)生產(chǎn)力作為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力,正深刻改變著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的格局與未來(lái)走向。動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)作為新能源汽車(chē)的心臟,其關(guān)鍵核心技術(shù)的突破關(guān)乎新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵一環(huán)。近年來(lái),眾多學(xué)者與研究機(jī)構(gòu)對(duì)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)存在的技術(shù)挑戰(zhàn)及突破路徑進(jìn)行了深入研究。例如:東方證券指出固態(tài)電池技術(shù)作為下一代鋰電池產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新技術(shù),將進(jìn)入關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)和培育產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段,但目前技術(shù)尚不成熟、成本高昂[1];江蘇省科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院對(duì)11種動(dòng)力儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)行了分析,強(qiáng)調(diào)固態(tài)電池要重點(diǎn)研究固固界面和固體電解質(zhì)導(dǎo)電性提升技術(shù),鋰離子電池要尋找合適的電解液和電極[2];張丹寧等[3]分析了新發(fā)展格局下產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平提升的制約因素與動(dòng)力機(jī)制,提出通過(guò)構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)、“鍛長(zhǎng)板補(bǔ)短板”、打造區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群和加強(qiáng)政策聯(lián)動(dòng)等措施提升動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平。常州是中國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的重要集聚地,擁有雄厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和良好的創(chuàng)新生態(tài),正站在新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的前沿,積極探索關(guān)鍵核心技術(shù)的突破路徑。本文從新質(zhì)生產(chǎn)力的視角出發(fā),深入分析常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與面臨的挑戰(zhàn),梳理關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)與趨勢(shì),進(jìn)而提出一套切實(shí)可行的技術(shù)突破路徑與策略,旨在為常州乃至全國(guó)的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)提供有價(jià)值的參考與借鑒,助力動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中搶占先機(jī),實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
1 新質(zhì)生產(chǎn)力在動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用
現(xiàn)階段,我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)已在全球競(jìng)爭(zhēng)中呈現(xiàn)領(lǐng)先態(tài)勢(shì),要想保持領(lǐng)先,就要整個(gè)電池產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)積極培育新質(zhì)生產(chǎn)力,從技術(shù)端和生產(chǎn)端牢牢把握動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心制高點(diǎn)[1,4-5],從技術(shù)創(chuàng)新、智能制造、跨學(xué)科合作方面發(fā)力。
1.1 在技術(shù)創(chuàng)新方面
新質(zhì)生產(chǎn)力鼓勵(lì)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)在材料科學(xué)、電池設(shè)計(jì)、制造工藝、電池管理系統(tǒng)等多個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,通過(guò)集成不同領(lǐng)域的技術(shù),提高研發(fā)效率,加快新產(chǎn)品的研發(fā)速度。固態(tài)電池作為下一代電池技術(shù)的代表,具有高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、高安全性等優(yōu)勢(shì),是動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)中新質(zhì)生產(chǎn)力的典型體現(xiàn)。福建巨電新能源股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)巨電新能源)、湖南久森安高科技有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)久森安高)等正致力于固態(tài)電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新,推動(dòng)固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)。鈉離子電池作為鋰離子電池的潛在替代品,具有資源豐富、成本低廉等優(yōu)勢(shì)。比亞迪股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)比亞迪)、山東華納新能源有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)華納新能源)等企業(yè)正加大鈉離子電池領(lǐng)域的投入,推動(dòng)其技術(shù)進(jìn)步和商業(yè)化應(yīng)用。
1.2 在智能制造方面
新質(zhì)生產(chǎn)力推動(dòng)動(dòng)力電池生產(chǎn)向智能化轉(zhuǎn)型,通過(guò)引入智能制造技術(shù)、智能生產(chǎn)線、智能倉(cāng)儲(chǔ)管理等手段,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、數(shù)字化和精細(xì)化,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。龍頭企業(yè)利用先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù),實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的智能化控制和優(yōu)化,降低了人力成本,提高了生產(chǎn)靈活性。在動(dòng)力電池的倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié),企業(yè)引入智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng),通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備和智能算法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)庫(kù)存的精準(zhǔn)管理和高效調(diào)度。
1.3 在跨學(xué)科合作方面
新質(zhì)生產(chǎn)力鼓勵(lì)跨學(xué)科合作,將不同領(lǐng)域的知識(shí)和技能進(jìn)行整合,共同解決動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)中的技術(shù)難題。龍頭企業(yè)與高校合作建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室或研發(fā)中心,通過(guò)共享資源和知識(shí),加速技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。在全球化的背景下,國(guó)內(nèi)外企業(yè)通過(guò)技術(shù)交流、合作研發(fā)、共同投資等方式,推動(dòng)動(dòng)力電池技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)?;葜輧|緯鋰能股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng) 億緯鋰能)正在英國(guó)投資建廠,與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)開(kāi)展合作,共同推動(dòng)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2 全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
得益于新能源汽車(chē)、儲(chǔ)能等下游應(yīng)用場(chǎng)景爆發(fā)式增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng),全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)快速發(fā)展與深刻變革的階段。
2.1 全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀
(1)市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。全球汽車(chē)動(dòng)力電池市場(chǎng)規(guī)模在2023年已達(dá)992.51億美元,并將在未來(lái)幾年內(nèi)以26.96%的復(fù)合增長(zhǎng)率高速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到5 277.60億美元[6]。這一趨勢(shì)主要得益于新能源汽車(chē)市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大、電池技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和成本的不斷降低。
(2)技術(shù)路線多樣化。目前業(yè)內(nèi)以磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池為兩大主流技術(shù)路線。磷酸鐵鋰電池以其高安全性、長(zhǎng)壽命和低成本等優(yōu)勢(shì)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位,尤其在中國(guó)市場(chǎng)得到廣泛應(yīng)用。而三元鋰電池則在高能量密度領(lǐng)域有所發(fā)展,適用于對(duì)續(xù)航里程有更高要求的車(chē)型。此外,固態(tài)電池等前沿技術(shù)也在加快研發(fā)進(jìn)程,有望在未來(lái)成為市場(chǎng)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
(3)全球化布局與供應(yīng)鏈調(diào)整。中國(guó)作為全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng),其動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)正在積極向海外市場(chǎng)拓展。同時(shí),歐美地區(qū)也在加大對(duì)鋰離子電池制造設(shè)施的投資力度,以提升本土產(chǎn)能和供應(yīng)鏈穩(wěn)定性。這種全球化布局不僅有助于企業(yè)拓展市場(chǎng)份額和提升品牌影響力,還有助于優(yōu)化全球供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu),降低生產(chǎn)成本和風(fēng)險(xiǎn)[7]。
(4)面臨多方面的挑戰(zhàn)。雖然動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模在不斷擴(kuò)大,但是在發(fā)展中還存在諸多挑戰(zhàn),具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:①產(chǎn)能過(guò)剩與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。近年來(lái),中國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模巨大,產(chǎn)能大幅提升,但產(chǎn)能利用率卻有所下降。同時(shí),國(guó)際市場(chǎng)上也涌現(xiàn)出眾多電池制造商,加劇了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2024年上半年動(dòng)力電池總產(chǎn)量遠(yuǎn)高于實(shí)際裝車(chē)量,顯示嚴(yán)重的產(chǎn)能過(guò)剩現(xiàn)象。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),企業(yè)紛紛加大研發(fā)投入力度,提升產(chǎn)品性能和質(zhì)量,同時(shí)加強(qiáng)供應(yīng)鏈管理,降低成本。此外,市場(chǎng)整合和兼并重組也在加速進(jìn)行,以優(yōu)化資源配置和提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。②技術(shù)創(chuàng)新需求與研發(fā)投入放緩。動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)需要不斷的技術(shù)創(chuàng)新來(lái)提升電池的能量密度、安全性、循環(huán)壽命等關(guān)鍵性能。然而,技術(shù)創(chuàng)新需要大量的研發(fā)投入和時(shí)間積累,這對(duì)企業(yè)構(gòu)成了較大的壓力。面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和營(yíng)收壓力,部分動(dòng)力電池企業(yè)不得不放緩技術(shù)研發(fā)投入速度,以緩解短期財(cái)務(wù)壓力,但這可能削弱企業(yè)的長(zhǎng)期創(chuàng)新能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。③原材料供應(yīng)與價(jià)格波動(dòng)。動(dòng)力電池的主要原材料如鋰、鈷、鎳等金屬資源有限,并且分布不均勻。隨著產(chǎn)量的增加,市場(chǎng)對(duì)原材料的需求也在不斷上升,供應(yīng)緊張的問(wèn)題日益突出。原材料價(jià)格受多種因素影響波動(dòng)較大,如市場(chǎng)供需關(guān)系、政策調(diào)整、地緣政治等,這種價(jià)格波動(dòng)對(duì)動(dòng)力電池的成本控制和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)生了重要影響。④回收利用體系不完善和環(huán)保法規(guī)趨嚴(yán)。動(dòng)力電池的回收利用體系尚不完善,回收率和處理效率較低,這不僅浪費(fèi)了資源,還可能對(duì)環(huán)境造成污染。隨著全球?qū)Νh(huán)保問(wèn)題的日益重視,各國(guó)政府紛紛出臺(tái)嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和政策,對(duì)動(dòng)力電池的生產(chǎn)、使用和回收等環(huán)節(jié)提出了越來(lái)越高要求。⑤標(biāo)準(zhǔn)缺失或不統(tǒng)一與兼容性差。動(dòng)力電池行業(yè)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,導(dǎo)致不同企業(yè)生產(chǎn)的電池在性能、尺寸、接口等方面存在差異,增加了整車(chē)企業(yè)匹配的難度和成本。此外,由于標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,不同品牌、不同型號(hào)的動(dòng)力電池之間難以實(shí)現(xiàn)互換和兼容,限制了動(dòng)力電池的推廣和應(yīng)用。
2.2 全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)
未來(lái)動(dòng)力電池行業(yè)將朝著技術(shù)領(lǐng)先、綠色可持續(xù)、全球化協(xié)同的方向快速發(fā)展[8],具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:①技術(shù)創(chuàng)新與性能提升。持續(xù)推動(dòng)高能量密度、快速充電、低成本和高安全性的電池技術(shù)研發(fā),以滿足市場(chǎng)需求。②新型電池技術(shù)。固態(tài)電池、鈉離子電池等新型電池技術(shù)將逐步成熟并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,為行業(yè)注入新活力。③標(biāo)準(zhǔn)化與循環(huán)利用。加強(qiáng)電池標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),提高產(chǎn)品兼容性和資源利用效率;推動(dòng)廢舊電池循環(huán)利用體系建設(shè),實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。④全球化布局。企業(yè)加快全球化布局步伐,拓展海外市場(chǎng),提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。⑤產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間的合作與協(xié)同,共同推動(dòng)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
3 常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析
近年來(lái),常州市定位全球領(lǐng)先的動(dòng)力電池研發(fā)與制造中心,全面推進(jìn)動(dòng)力電池先進(jìn)制造業(yè)集群建設(shè),產(chǎn)業(yè)集聚優(yōu)勢(shì)明顯,綜合實(shí)力全國(guó)領(lǐng)先。
3.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)與特色
2023年全球動(dòng)力電池裝機(jī)量前十的龍頭企業(yè)中,寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)寧德時(shí)代)、比亞迪、蜂巢能源科技股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)蜂巢能源)、中創(chuàng)新航科技集團(tuán)股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)中創(chuàng)新航)等4家在常州進(jìn)行了布局。2023年1月至11月,常州動(dòng)力電池總產(chǎn)銷(xiāo)省內(nèi)占比分別是44.6%、46.5%,均居江蘇省首位。目前,常州擁有動(dòng)力電池企業(yè)超過(guò)110家,2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值超過(guò)1 770億元[9]。
常州電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)與特色具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[10]:①產(chǎn)業(yè)布局持續(xù)優(yōu)化。常州作為江蘇省動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的重要集聚地之一,擁有完善的產(chǎn)業(yè)鏈和豐富的配套資源。目前常州形成了以溧陽(yáng)、金壇為兩大核心,武進(jìn)、新北兩翼聯(lián)動(dòng),天寧、鐘樓、經(jīng)開(kāi)“三新”支撐的協(xié)同化區(qū)域布局,一批如中創(chuàng)新航、蜂巢能源等優(yōu)勢(shì)龍頭企業(yè)加速集聚,形成了顯著的產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)。②產(chǎn)業(yè)配套趨于完善。依托長(zhǎng)三角新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)集聚和就近配套優(yōu)勢(shì),常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈完整度高達(dá)97%(鏈上共32環(huán),常州覆蓋31環(huán)),居全國(guó)第一,擁有中創(chuàng)新航、蜂巢能源等總部型鏈主企業(yè),寧德時(shí)代、理想汽車(chē)、比亞迪、深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)貝特瑞)、深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)星源材質(zhì))等國(guó)內(nèi)超70%的細(xì)分領(lǐng)域鏈主企業(yè)在常州設(shè)立戰(zhàn)略制造基地和配套研發(fā)機(jī)構(gòu),涵蓋了從電池材料、電池單體、電池系統(tǒng)到技術(shù)研發(fā)等多個(gè)環(huán)節(jié)。③技術(shù)創(chuàng)新體系不斷完善。常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)依托鏈主企業(yè)研發(fā)中心、與高校及科研院所共建的合作平臺(tái)、政府支持的創(chuàng)新中心等,不斷推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新,關(guān)鍵技術(shù)得到不斷突破,如常州鋰源推出的“續(xù)航1號(hào)K501”和“再生1號(hào)ZL301”,前者兼顧長(zhǎng)續(xù)航里程、低溫、快充三大用戶痛點(diǎn),全面考慮終端客戶的多樣化需求;后者則積極探索鋰電池回收難題,有助于推動(dòng)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。蜂巢能源創(chuàng)新提出的“飛疊”技術(shù)大幅提升了產(chǎn)線效率和產(chǎn)品品質(zhì),推出的王牌產(chǎn)品——“短刀”電池,因其明顯的優(yōu)勢(shì)贏得了新能源汽車(chē)市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可。④開(kāi)放合作不斷深化。常州動(dòng)力電池企業(yè)積極與國(guó)際市場(chǎng)接軌,通過(guò)引進(jìn)外資、技術(shù)合作、市場(chǎng)拓展等多種方式,不斷拓寬國(guó)際合作渠道。其中,中創(chuàng)新航、江蘇時(shí)代新能源科技有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)江蘇時(shí)代)等動(dòng)力電池龍頭企業(yè)加速高端產(chǎn)能布局,已納入海外車(chē)企的全球供應(yīng)鏈體系;常州鋰源成功投資建設(shè)鋰源(印尼)公司,是我國(guó)磷酸鐵鋰正極材料項(xiàng)目出海的“第一單”;蜂巢能源在泰國(guó)設(shè)立工廠,為長(zhǎng)城汽車(chē)、合眾汽車(chē)等生產(chǎn)電池包。
3.2 制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題
常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí),也面臨著一些制約其進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸問(wèn)題,部分問(wèn)題是該行業(yè)的共性問(wèn)題,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:①技術(shù)短板與創(chuàng)新能力不足。常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)部分關(guān)鍵技術(shù)和原材料仍依賴進(jìn)口,常州企業(yè)在高精尖技術(shù)研發(fā)方面的投入和積累相對(duì)較少,缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)和專(zhuān)利,影響產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。②產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與配套能力不足。目前常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)之間合作不夠緊密,缺乏有效的信息共享和協(xié)作機(jī)制;部分關(guān)鍵零部件和原材料供應(yīng)不足或質(zhì)量不穩(wěn)定,影響了產(chǎn)品的整體性能[2]。③受限于動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的綜合性要求和爆發(fā)式增長(zhǎng),高端人才、高水平特種技術(shù)人才與一線技術(shù)工人供應(yīng)持續(xù)緊缺。
3.3 關(guān)鍵核心技術(shù)突破亟需突破的主要瓶頸
常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)亟須解決的主要瓶頸有以下幾個(gè):①材料科學(xué)不夠高,這是動(dòng)力電池技術(shù)突破的首要瓶頸。當(dāng)前,動(dòng)力電池的核心材料如鈷、鎳等稀有金屬價(jià)格昂貴且供應(yīng)不穩(wěn)定,這對(duì)動(dòng)力電池的成本控制和供應(yīng)鏈安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。②制造工藝不夠高,這是制約動(dòng)力電池性能提升的又一關(guān)鍵瓶頸。盡管常州在智能制造方面已取得一定進(jìn)展,但是與國(guó)際先進(jìn)水平相比,仍存在制造工藝不夠精細(xì)、生產(chǎn)效率有待提升等問(wèn)題。③系統(tǒng)集成與應(yīng)用不夠完善也是常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。動(dòng)力電池作為新能源汽車(chē)的核心部件,其性能不僅取決于單體電池的性能,還受到整個(gè)電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成的影響。
4 常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破路徑
結(jié)合新質(zhì)生產(chǎn)力的內(nèi)涵特征和發(fā)展重點(diǎn),以及高技術(shù)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)識(shí)別賦能新質(zhì)生產(chǎn)力理論,為突破上述三大技術(shù)瓶頸,可從以下路徑進(jìn)行探索和實(shí)踐。
4.1 加大研發(fā)投入力度,深化產(chǎn)學(xué)研合作,開(kāi)發(fā)新型材料體系
(1)加大研發(fā)投入力度,推動(dòng)新材料研發(fā)。具體措施如下:①建立專(zhuān)項(xiàng)研發(fā)基金。建議政府和企業(yè)共同出資設(shè)立動(dòng)力電池新材料研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)基金,支持高校、科研院所和企業(yè)開(kāi)展聯(lián)合研發(fā),集中力量攻克關(guān)鍵材料技術(shù)難題。②引進(jìn)和培育高端人才。通過(guò)優(yōu)惠政策吸引國(guó)內(nèi)外新材料領(lǐng)域的頂尖人才,同時(shí)加強(qiáng)本土人才的培養(yǎng)和引進(jìn),為新材料研發(fā)提供堅(jiān)實(shí)的人才支撐[11-12]。
(2)加快多元化材料體系開(kāi)發(fā)速度。具體包括以下幾種材料:①無(wú)鈷正極材料。重點(diǎn)研發(fā)無(wú)鈷或低鈷正極材料,如富鋰錳基材料、磷酸錳鐵鋰等,以降低對(duì)鈷等稀有金屬的依賴,并提高材料的能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。②固態(tài)電解質(zhì)。加快固態(tài)電解質(zhì)材料的研發(fā)和應(yīng)用,解決液態(tài)電解質(zhì)存在的安全問(wèn)題和能量密度限制,推動(dòng)固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程。③負(fù)極材料創(chuàng)新。探索新型負(fù)極材料,如硅基負(fù)極、鈦酸鋰等,以提高負(fù)極的比容量和循環(huán)性能[13]。
(3)加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作。具體措施如下:①建立產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)。推動(dòng)高校、科研院所與企業(yè)之間的深度合作,建立產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái),實(shí)現(xiàn)資源共享,加速新材料技術(shù)的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。②開(kāi)展國(guó)際合作。積極參與國(guó)際科技合作與交流,引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),同時(shí)推動(dòng)本土技術(shù)的國(guó)際化發(fā)展。③加強(qiáng)人才培養(yǎng)與引進(jìn)。依托常州高職資源優(yōu)勢(shì),深化產(chǎn)學(xué)研合作,校企聯(lián)合培養(yǎng)動(dòng)力電池制造領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技能人才;出臺(tái)吸引高端人才的政策措施,如提供住房補(bǔ)貼、子女教育優(yōu)惠等,吸引國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀人才來(lái)常州工作。
4.2 提升智能制造水平,加強(qiáng)制造工藝創(chuàng)新
常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)可以從以下幾個(gè)方面提升智能制造水平,強(qiáng)化制造工藝創(chuàng)新:①推進(jìn)自動(dòng)化與智能化改造。在動(dòng)力電池生產(chǎn)線上,引入高精度、高效率的自動(dòng)化設(shè)備,如自動(dòng)化涂布機(jī)、激光焊接機(jī)、機(jī)器人裝配線等,減少人工操作,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一致性。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù),構(gòu)建智能工廠系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析與決策優(yōu)化,提升生產(chǎn)靈活性和響應(yīng)速度。借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)共享與協(xié)同制造,促進(jìn)供應(yīng)鏈上下游企業(yè)的緊密合作與資源優(yōu)化配置。②研發(fā)高效生產(chǎn)工藝。針對(duì)動(dòng)力電池制造過(guò)程中的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)(電極制備、電池組裝、注液等),如電芯制備過(guò)程中的涂布、卷繞、疊片等,進(jìn)行工藝優(yōu)化和創(chuàng)新,提高電芯的能量密度、循環(huán)壽命和安全性能。探索新的電池封裝技術(shù)和材料應(yīng)用,如軟包電池、固態(tài)電池等,以提升電池的整體性能和降低成本[2,4]。③引入先進(jìn)制造技術(shù)。引進(jìn)激光焊接、超聲波焊接等先進(jìn)制造技術(shù),提高產(chǎn)品的制造精度和可靠性。探索新的制造工藝路線,如連續(xù)化生產(chǎn)等,以降低成本和提高生產(chǎn)效率。推廣綠色制造工藝,建立廢舊電池回收與再利用體系,實(shí)現(xiàn)電池材料的循環(huán)利用,減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
4.3 深化系統(tǒng)集成技術(shù),探索多元化應(yīng)用場(chǎng)景
常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)深化系統(tǒng)集成技術(shù)可以從以下幾個(gè)方面著手:①優(yōu)化電池管理系統(tǒng)(BMS)。研發(fā)更先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)算法,實(shí)現(xiàn)對(duì)電池狀態(tài)的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè),包括SOC(剩余電量)、SOH(健康狀態(tài))等關(guān)鍵參數(shù)的準(zhǔn)確估算,提高電池系統(tǒng)的安全性和可靠性,延長(zhǎng)電池使用壽命。加強(qiáng)BMS軟硬件的協(xié)同設(shè)計(jì),提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。通過(guò)集成高性能芯片、優(yōu)化軟件架構(gòu)等方式,提升電池管理系統(tǒng)的整體性能[3-4]。②推動(dòng)電池系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì),將電池包劃分為多個(gè)獨(dú)立的模塊單元,不僅可降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率,而且還有利于電池的維修和更換。制定動(dòng)力電池系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化接口規(guī)范,促進(jìn)不同品牌、不同型號(hào)電池之間的互聯(lián)互通,以構(gòu)建更加開(kāi)放、兼容的動(dòng)力電池生態(tài)系統(tǒng)[14]。③拓展多元化應(yīng)用場(chǎng)景。面向新能源汽車(chē)市場(chǎng),深化與整車(chē)企業(yè)合作,通過(guò)定制化生產(chǎn)、聯(lián)合研發(fā)等方式,提升動(dòng)力電池在新能源汽車(chē)中的應(yīng)用效果。積極參與新能源汽車(chē)推廣計(jì)劃,通過(guò)政策引導(dǎo)、市場(chǎng)推廣等手段,推動(dòng)新能源汽車(chē)的普及和應(yīng)用。面向儲(chǔ)能系統(tǒng)市場(chǎng),利用動(dòng)力電池技術(shù),發(fā)展儲(chǔ)能電站項(xiàng)目。通過(guò)建設(shè)大型儲(chǔ)能電站、分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)等,實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和調(diào)度,提高電網(wǎng)的靈活性和穩(wěn)定性。此外,還可以探索動(dòng)力電池在微電網(wǎng)、家庭儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心備份電源等多元化應(yīng)用場(chǎng)景中的應(yīng)用。
5 結(jié)語(yǔ)
在新質(zhì)生產(chǎn)力的視角下,常州動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)面對(duì)關(guān)鍵核心技術(shù)突破的緊迫需求,需保持高度的戰(zhàn)略定力與創(chuàng)新活力,深化系統(tǒng)集成與應(yīng)用技術(shù)的研發(fā),推動(dòng)材料科學(xué)、制造工藝等多方面的協(xié)同進(jìn)步。同時(shí),通過(guò)加強(qiáng)國(guó)際合作、優(yōu)化資源配置、激發(fā)創(chuàng)新活力,不斷突破技術(shù)瓶頸,為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展貢獻(xiàn)重要力量。
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