动力电池大规模智能制造进展及建议

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◇ 张长令 王 枢

精华速览: 

我国动力电池制造行业已经基本实现了由半自动化生产到迈向全面智能制造的新阶段,在自动化、数字化、智能化、绿色化领域不断演进,动力电池生产制造水平和质量不断提升,但要实现高质量、高水平智能制造还有较大提升空间。为支撑新能源汽车、新型储能等新兴产业发展,文章建议将锂离子电池制造装备纳入国家重大技术装备领域,并研究制定加快推进电池装备标准化、智能化和大规模推广应用的政策措施。

动力电池大规模智能制造势在必行

近年来,我国新能源汽车产业取得长足发展,新能源汽车市场快速扩张。从增速看,国内新能源汽车市场渗透率已从2020 年的5.34% 提升到2025 年的47.9%。从市场规模看,中国汽车工业协会数据显示,2025 年我国新能源汽车产销分别完成1662.6 万辆和1649 万辆,同比分别增长29% 和28.2%,连续11 年位居全球第一。从产品类型看, 公安部数据显示,2025 年底我国新能源汽车保有量达4397 万辆,纯电动汽车保有量3022 万辆, 占新能源汽车保有量的68.74%。

在新能源汽车市场拉动作用下,动力电池装车量持续高速增长。中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示,2025 年我国动力电池累计装车量达769.7 GWh, 累计同比增长40.4% ; 其中, 磷酸铁锂电池装车量625.3GWh, 占总装车量的81.2%, 累计同比增长52.9% ; 三元电池装车量144.1GWh, 占比18.7%, 同比微增。根据国务院发布的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035 年)》, 到2035 年, 纯电动汽车成为我国新销售车辆的主流, 公共领域用车全面电动化。未来十年我国新能源汽车市场及动力电池装车量仍有较大增长空间。

得益于近年来市场需求激增,我国动力电池产业经历了从无到有、从小到大的快速发展阶段,动力电池制造从早期的半自动化生产模式,逐步向自动化、智能化生产转型。为满足动力电池生产工艺、制造质量、效率、制造安全性不断升级的需求,动力电池装备技术水平和国产化率加速提升。2025 年我国动力电池装备的国产化率进一步提升,生产成本持续降低,有效满足了动力电池规模化生产的效率和质量控制要求。

随着全球绿色低碳转型的推进,人类对清洁能源需求的日益增长,使用新能源汽车等绿色低碳生活方式持续普及,将带动动力电池需求大规模扩张。据中国汽车动力电池产业创新联盟预测,2035 年全球动力电池装机量将接近4TWh,其中中国约占50% ;2035 年全球储能电池应用规模将达到1.6TWh。然而,虽然我国当前的动力电池产能已处于全球领先地位,但要实现高质量、高水平智能制造还有较大提升空间。我国在动力电池制造质量、制造安全性、大规模制造方法、制造工艺及产品标准化等方面仍存在差距,如制造合格率只有92%—95%。因此,我国亟待推进动力电池制造业标准化建设,大幅提升制造规模和制造质量,以真正实现动力电池的大规模、高质量智能制造,推动形成新质生产力引领发展的良好态势。

我国动力电池大规模智能制造进展与面临的挑战

自“十城千辆”节能与新能源汽车示范推广应用工程启动以来,在车辆终端产品对动力电池产品的需求拉动下, 我国动力电池制造行业已经基本实现了由半自动化生产到迈向全面智能制造的新阶段, 在自动化、数字化、智能化、绿色化领域不断演进,动力电池生产制造水平和质量不断提升。

自动化水平的提升,为动力电池制造业带来了革命性变化。通过引入精密的机器人系统、高效的自动引导车(AGV)以及高度集成的自动化装配线, 动力电池的生产流程实现从原材料投放到成品输出的全程无人化。智能设备的应用不仅显著提升了生产效率,还通过精准控制生产过程中的各个环节,确保电池在性能上达到最优状态,从而提高了产品的整体质量和一致性。

数字化与信息化的深度融合,为动力电池制造注入了新的活力。制造执行系统(MES)、企业资源计划(ERP)以及仓库管理系统(WMS)等信息化手段的应用,使整个生产过程实现了数字化管理,生产过程更加流畅,信息更加透明。从原材料的采购、库存管理到生产进度的实时监控,多环节的数字化管理大大提升了供应链的协同效率和响应速度。此外,通过数据分析和挖掘,生产企业还能够及时发现生产过程中的潜在问题,为优化生产流程、降低成本提供支持。

智能化技术的应用,将动力电池制造推向新高度。AI、大数据、云计算等智能技术的融合应用,使电池生产线具备了智能调度的能力,能够根据生产需求自动调整生产计划,实现资源的最优配置。同时,智能技术的应用还可以实现质量追溯和故障预警,可以及时发现并处理生产过程中发生的问题,进一步提升了生产效率和产品质量。

绿色制造促进电池生产的低碳化发展。动力电池绿色制造通过采用先进的节能减排技术和资源循环利用手段, 降低了生产成本,减少了环境污染,推动了动力电池制造向绿色、低碳方向发展。动力电池制造装备龙头企业深圳吉阳智能科技有限公司(以下简称“吉阳智能”)的创新实践生动诠释了这一路径。吉阳智能从锂离子电池制造基础原理出发研究电池制造技术,利用先进机器人控制及AI 技术进行技术创新,以技术突破来驱动企业发展,通过原始技术创新与产品创新,在电池制造的高速智能卷绕机、高速激光模切机、高速智能复合叠片机技术方面达到了国际先进水平,提高了电池制造的效率和质量, 是我国电池制造技术提升的体现。

然而,动力电池大规模智能制造在取得显著进展的同时,也面临着诸多问题和挑战。一方面,软件与算法自主率低,虽然当前硬件设备国产化进程加快, 但智能制造软件、核心算法等领域仍高度依赖进口,存在安全隐患和技术封锁风险。另一方面,不良品率较高,尽管自动化生产提升了效率,但受工艺控制精度、材料稳定性等因素影响,当前动力电池的不良品率仍高于行业理想水平, 影响了整体的成本效益。此外,存在安全隐患问题,动力电池的安全性直接关系到车辆和乘客的安全,智能制造过程中需更加重视电池的热管理、过充保护等方面的技术创新,以确保产品安全性。新能源汽车及动力电池技术日新月异、迭代快速,智能制造体系还需具备快速适应新技术、新材料的能力,以避免技术路径锁定。

进一步推进动力电池大规模智能制造的政策建议

我国新能源汽车市场加速扩张,直接带动了动力电池出货量和装车量的爆发式增长。在此背景下,我国正面临锂离子电池特别是动力电池大规模智能制造的机遇与挑战。为支撑新能源汽车、新型储能等新兴产业发展,可考虑将锂离子电池制造装备纳入国家重大技术装备领域,并研究制定加快推进电池装备标准化、智能化和大规模推广应用的政策措施。

第一,将电池制造装备纳入国家重大技术装备。鉴于电池制造装备在我国能源战略转型和促进碳达峰、碳中和目标实现中的重要作用,参照机床装备、集成电路装备、环保重大装备、深海重大装备等顶层设计,可考虑将电池制造装备列入国家重大技术装备,并加快研究制定国家电池制造装备重大专项。

第二,健全动力电池装备标准体系。近年来,我国动力电池发展取得较大突破,不仅动力电池技术处于国际领先水平,还培育了一批引领全球动力电池产业的领军企业,建立了动力电池标准体系。然而,我国虽然已有动力电池产品标准及电池材料标准,但尚未制定动力电池生产制造标准。为此,有必要在国家标准化管理委员会成立电池技术国家标准委员会,并建立材料、电池产品、电池安全、制造、使用维护、装备、回收等分技术委员会,持续健全和完善电池制造装备标准体系。

第三,加速提升动力电池智能制造水平。加大对动力电池国产智能制造装备、软件和算法的研发支持力度,确保核心技术自主可控,减少对外依赖。同时,鼓励企业引进并消化吸收国际先进智能制造技术,结合自主创新,提升智能制造系统的集成度和智能化水平。此外,强化质量控制体系建设,利用人工智能、大数据等先进技术优化生产工艺流程,降低不良品率,从根本上提升产品的安全性和综合性能,满足市场对高品质动力电池的需求,实现基于制造大模型的全数据闭环控制,将电芯制造配对合格率提升至98% 以上,实现电芯的主动制造安全,让经过验证合格的电池可以放心进入生活,真正成为新能源时代的基础设施。

第四,强化对动力电池智能制造的政策支持。将动力电池大规模智能制造纳入国家智能制造、重大装备等战略规划,以及智能工厂培育等领域,通过引入智能制造专项财政补贴、税收优惠等激励措施,开展电芯大规模制造技术研究和制造安全技术研究,从现在的被动制造安全,提升到主动制造安全,最终实现本征制造安全,为新能源产业发展注入强劲动力。加大对动力电池智能制造项目的立项支持力度。通过建立动力电池智能制造示范项目库,选取一批具有示范意义的项目,通过示范效应带动整个行业智能制造水平的提升。

第五,引导电池装备企业正向研发和协同创新。不管是动力电池还是储能电池,其制造过程都应该遵循合理的制造理念,从电池的材料制造、微米级甚至纳米级电池极片制造到电芯、模组、PACK(加工组装)的制造,都要探索出符合规律的大规模正向研发路径。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研发, 还需要引导电池制造装备企业与整车企业、动力电池企业、电池材料企业、电池回收利用企业等主体加强协作, 实现协同创新。此外, 加强规范电池制造装备市场秩序,避免低价恶性竞争等现象发生,为电池制造装备企业创新创造营造良好环境。

作者单位:国研智库

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