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德国大众UC电芯技术
以2021年3月德国大众在Power Day上发布UC(Unified Cell)标准电芯为例,根据大众规划,将这一单一电电芯做到300GWh的产能,2030 年标准电芯占比将达80%。该电芯的主要指标如下图:德国大众Unified Cell电芯。
德国大众Unified Cell电芯
按照大众的标准UC电芯技术,每年生产1GWh的电芯,三元制造效率7PPM,铁锂的制造效率10PPM。如年产300GWh,三元制造效率2100PPM,铁锂的制造效率3000PPM;如年产1TWh,三元制造效率7000PPM,铁锂的制造效率10000PPM;就是考虑未来能量密度的提升1倍,三元电池需要3500PPM的制造效率,铁锂电池要5000PPM的制造效率,更何况,到2060年中国有100TWh电池的需求,全球有240TWh需求。在此我们不难得出结论:电池制造产业是一个超大规模的制造产业,需要从电池设计、电池制造工艺、电池制造装备、电池回收等全生命周期思考先进电池产业的大规模制造。
根据中国半导体会公布的数据,2022年中国半导体产业市场规模达到1.13万亿元,生产半导体的数量规模为:3200亿颗,而2022年中国电池市场规模为1.2万亿元,共生产650GWh电池,按照UC电芯的制造数量规模为:21.6亿块,一块电芯的重量和体积大约是一颗芯片的50-100倍;据此,电芯目前的制造规模在产值和数量上与芯片产业相当,然而电芯制造产业刚起步,未来会有100倍左右的增长空间。
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先进电池大规模制造思路
电池制造产业未来是一个超大规模的制造业,电池也自然地成为影响人类生产、生活,非常重要的的通用目的产品,对于这种超大规模产品的制造,必须从产品安全、质量、效率、成本等方面的需求出发,全方位高度重视,规划和发展先进电池制造产业,其主要思路如下:
(1) 采取全生命周期规划发展电池产业,考虑电池材料、设计、制造、制造装备、使用、回收等核心环节;
(2) 以电池产品制造质量为核心,规划电池产业的良性发展,这样才能在未来竞争中立足;
(3) 高度重视制造过程的物料流连续化、信息流的拉通和能量流动的稳定性,实现先进大规模制造;
(4) 装备是产业的母鸡,未来是制造质量时代,更是智能制造时代,要实现产品强,质量好,应该优先发展装备产业,保证产业的质量和规模,也就保证了产业的竞争力。
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智能制造保证电池产业高质量发展
智能制造是电池产业高质量发展的必然途径,结合整个世界先进制造技术与装备的发展以及未来的走向,首先制造业是国民经济的主体也是立国之本,而产品质量是制造业的基石,因此电池产业产品的质量必须放在第一,优先做好的位置。
为实现动力电池大规模智能制造,我国不仅要引导电池制造装备企业正向发展,还需要引导与电池全生命周期相关的企业主体加强协作,实现协同创新。此外,在我国动力电池产能大规模扩张和大规模智能制造发展的关键时期,相关政府部门也需要做好市场秩序管理,为电池制造装备领军企业创造良好的创新发展环境。