“什么是‘宁德品质’?核心七个字:安全、可靠、长寿命。宁德品质就是无论何时、何地生产,装到哪台车上,宁德时代的电池品质始终如一。”近日,宁德时代首席制造官倪军在宁德品质全球开放月活动上如是解码“宁德品质”。
电芯制造被很多人称为最难啃的“工业硬骨头”,因为其难点不止在工艺复杂,更在极致的一致性、安全性与效率要求。据介绍,依托宁德时代极限制造超一流的制程控制能力,电芯的一致性进一步加强,PPB级电芯失效率保障安全和寿命,最终实现电芯单体失效率十亿分之一的目标。

做出一颗电池不难,难的是做十亿颗一样好的电池
一致性并不等于“每颗电芯都合格”。即使每一颗电芯单独看都符合规格,如果容量、内阻、自放电等性能之间存在较大差异,组合成电池包后,依然可能出现“木桶效应”:容量较低的电芯可能更早充满、放空,内阻较大的电芯更容易发热和衰减,最终影响整个电池包的性能和寿命。
所以,一台车能跑多远、用多久,不是由最好的电芯决定的,而是由最差那颗决定的。在大规模制造中,真正的挑战还在于“稳定复制”。制造过程中的微小偏差,可能经过多道工序不断传递、耦合和放大;生产规模越大,对一致性的要求也就越高。
“真正的一致性,不只是让每颗电芯跨过合格线,而是让十亿颗电芯之间的差异足够小,并且这种一致能够全生命周期保持。”倪军表示。

电池不是零部件,是安全系统
为什么宁德时代要如此跟电池的一致性“较劲”?
倪军表示,这是因为电池对缺陷的容忍度非常低,因为电池对汽车来说是安全系统。从最基础的材料体系的研发,到电池制备的设备工艺,到售后,电池在什么工况,驾驶习惯等都会影响电池。新能源电池行业已经进入T瓦时时代,单颗电芯发生问题的概率即使非常低,当规模扩大到数十亿颗以后,也可能变成不可忽视的系统风险。电芯下线速度极快,规模是一个放大器,它不会自动创造一致性,只会把所有不一致,同倍数放大。而且电池最终不是以单颗电芯工作的,而是从电极到电芯、模组、Pack,再到整车层层组合。每增加一个系统层级,对底层产品的可靠性要求都会进一步提高。
“所以,做不到一致性,别谈规模化。一致性是规模化的准入门槛,这个门槛过不去,产能越大,风险越大。”倪军说。

“宁德品质”的一致性是把“不可能”变成“标准”
但一致性的实现可并非易事。倪军介绍,整车制造把车身关键尺寸的偏差控制在2毫米以内,这在汽车业是一项了不起的成就,是几十年积累的结果。而新能源电池制造则是纳米工程。“从毫米到纳米,这中间是六个数量级。这相当于换了一个物理世界。”他说。
据介绍,电芯制造过程存在多学科多物理场交叉,尺寸涉及纳米材料的相互作用与混合,微米级的加工制造,毫米到米级的产品应用;面对众多挑战,仍要将电池做到全生命周期PPB级的安全要求。电池极片的涂布是整个电芯制造中精度要求最高的工序之一。
比如,宁德时代需要在厚度仅5微米的极片铜箔上,这个数字不足一根头发丝的二十分之一,还要以每分钟100米的速度完成浆料涂布。电池制造是多物理场强耦合体系,横跨极大尺度,同时它本身属于安全系统,生产过程就开始产生“生命”,需要保障十年乃至二十年的安全稳定。
九个数量级同时均匀,多物理场同时可控,纳米级容差配上行业最高节拍,还要在二十年后依然成立,这些事情在传统工程认知里,每一条都写着“不可能”。
“宁德时代不是比别人做得好一点,而是把别人认为做不到的事,做成了日常的、可复现的、写进作业指导书的标准动作。这才是宁德品质这四个字的真实含义。”倪军说。
面向未来,倪军表示AI定义汽车时代需要重新设计电池,包括从端到端的要知道整个电池如何被使用、被调动。电池的制造门槛极高,需要运用大量的AI技术,对材料体系、工艺制程、实际工况与驾驶习惯的全链条进行智能管控。
据倪军透露,目前宁德时代已采用全流程AI技术覆盖,近7000个控制点进行智能化调配,从而确保产品质量和生产效率。基于对极致质量的要求,依托AI算法融合机器视觉、X射线、CT、温感、电流等多维度信号,才能达成严苛的质量管控目标。
“通过AI实现的实时预测性自适应控制,可根据实时变量动态调整工艺参数,保障了极致的工艺精度与产品一致性。”倪军表示。
编辑:孙冰