8月24日消息，全球知名研究機(jī)構(gòu)SNE research近日公布了2023年1-6月全球動(dòng)力電池裝車數(shù)據(jù)報(bào)告。
報(bào)告顯示，總體來(lái)看，2023年1-6月，全球動(dòng)力電池裝車量為304.3GWH，同比增長(zhǎng)50.1%，相較于2022年全年71.8%的高增長(zhǎng)率有所下降。其中，全球動(dòng)力電池龍頭寧德時(shí)代裝車量為112GWH，較去年同期猛增了56.2%，全球市場(chǎng)份額更是達(dá)到了36.8%，成為全球動(dòng)力電池供應(yīng)商中唯一占據(jù)30%以上市場(chǎng)占有率的廠商，而且已經(jīng)連續(xù)六年位居全球第一。
在這亮眼成績(jī)單的背后，勇闖“無(wú)人區(qū)”的創(chuàng)新精神和扎實(shí)穩(wěn)健的研發(fā)投入一直是寧德時(shí)代的“法寶”。
造一個(gè)“值得信賴”的防爆閥
真正的創(chuàng)新者，都是仰望星空與腳踏實(shí)地，缺一不可。即使一個(gè)小小的防爆閥背后，都經(jīng)過了無(wú)數(shù)的探索與努力。
鋰電池充放電的過程，本質(zhì)是一場(chǎng)生動(dòng)的化學(xué)反應(yīng)，在這肉眼不可見的納米級(jí)世界里，并非所有物質(zhì)反應(yīng)都是對(duì)電池有益的，例如氣體的排放就給工程師帶來(lái)了長(zhǎng)期的困擾。
但在外部造成的極端情況下，無(wú)序的化學(xué)反應(yīng)可能在瞬間產(chǎn)生大量氣體，如果無(wú)法使氣體及時(shí)排出電池外部，不斷聚集的壓力會(huì)導(dǎo)致電池變形，嚴(yán)重則可能爆炸，從而威脅到汽車使用者的生命安全。
“防爆閥既是危險(xiǎn)事故時(shí)的防護(hù)器，也是電池安全充放電的保護(hù)傘。所以，我們要造出一個(gè)‘值得信賴’的防爆閥。”寧德時(shí)代鄭于煉工程師說(shuō)。
防爆閥雖小，但要十分靠譜并非易事。工程師們深知這其中的挑戰(zhàn)，因此在電池的關(guān)鍵位置，為其設(shè)計(jì)了防爆片，當(dāng)壓力過大，防爆片便會(huì)被壓力沖破，氣體得以排出。
但令工程師煩惱的是，電池內(nèi)部有序的化學(xué)反應(yīng)同樣會(huì)產(chǎn)生氣體，防爆片雖然可以最大限度保護(hù)使用者的安全，但如果氣壓低于設(shè)計(jì)值時(shí)防爆片就提前爆開，就會(huì)縮短電池的使用壽命，造成電池浪費(fèi)。
經(jīng)過大量的試驗(yàn)，寧德時(shí)代發(fā)現(xiàn)防爆片容易提前爆開的原因之一是由于電池頂蓋上開設(shè)了排氣通孔，造成電池頂蓋容易變形，不能滿足焊接防爆片時(shí)對(duì)電池頂蓋平面度的要求。
“我們最先想到的是通過簡(jiǎn)單的材料改進(jìn)辦法，但無(wú)論是以鋼代替鋁作為電池頂蓋處的材料還是增加電池頂蓋部分整體厚度，都是以增加電池成本或犧牲電池可利用體積來(lái)解決問題。經(jīng)過反復(fù)的測(cè)試驗(yàn)證，終于在一次又一次的失敗中摸索出了解決良法。”鄭于煉說(shuō)。
據(jù)介紹，最終，寧德時(shí)代的工程師們想到了沖壓形成一圈加強(qiáng)環(huán)的方法，同時(shí)解決了技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的難題，這在業(yè)內(nèi)屬于首創(chuàng)。由于設(shè)置的一圈加強(qiáng)環(huán)凸出于電池頂蓋的外表面，因此還可以抵擋在注射電解液過程中意外灑落到電池頂蓋外表面上的電解液，防止電解液流入排氣通孔內(nèi)而產(chǎn)生電解液結(jié)晶現(xiàn)象。
然而，實(shí)驗(yàn)室完美的解決方案只是第一步，到實(shí)際生產(chǎn)、運(yùn)輸、裝配環(huán)節(jié)，寧德時(shí)代的工程師們又發(fā)現(xiàn)了問題，防爆片裸露在外且十分的脆弱，硬物輕松就可以刺破，為了達(dá)到最佳保護(hù)效果，工程師們不得不為防爆片增加了一層透明的保護(hù)膜。
保護(hù)膜有效阻擋了外部風(fēng)險(xiǎn)，但同時(shí)也影響了電池的正常檢測(cè)，為了確保裝到車上的每個(gè)電池都具有良好的密封性，工程師們會(huì)對(duì)每個(gè)電池在出廠前進(jìn)行氦檢，向電池內(nèi)注入氦氣并檢測(cè)是否有氣體外泄。而保護(hù)膜阻隔了氣體的溢出，使得氦檢失效。
“既要留出氣體溢出的通道，又要防止電解液注射時(shí)通過排氣通道污染防爆片，在嘗試了設(shè)置聯(lián)通機(jī)構(gòu)等方案后，工程師們找到了最為簡(jiǎn)潔有效的辦法，即在加強(qiáng)環(huán)上設(shè)置刻痕，刻痕極小又遠(yuǎn)離注液口因此避免污染，同時(shí)刻痕又為氣體的排放留出了必要的出口，可謂是一舉兩得。”鄭于煉說(shuō)。
“關(guān)于防爆閥技術(shù)，我們?cè)谌蛏暾?qǐng)了340多件專利，截至目前已授權(quán)200多件，拿其中一件核心專利來(lái)說(shuō)，專利號(hào)為ZL201521112402.7，是我們?cè)?015年改進(jìn)防爆閥技術(shù)時(shí)產(chǎn)生的。”鄭于煉補(bǔ)充道。
鄭于煉表示，工程師文化是寧德時(shí)代產(chǎn)品創(chuàng)新領(lǐng)先全球的原因之一，工程師們善于發(fā)現(xiàn)問題并提出解決辦法，公司會(huì)鼓勵(lì)每個(gè)人的每一次奇思妙想，讓工程師們放開手去創(chuàng)造，正是憑借防爆閥這樣的零部件創(chuàng)新，工程師們不斷積累經(jīng)驗(yàn)，并為動(dòng)力電池帶來(lái)更多可能。
硬核技術(shù)背后是“無(wú)人區(qū)”創(chuàng)新與扎實(shí)投入
寧德時(shí)代創(chuàng)立于2011年，發(fā)展到今天，寧德時(shí)代的動(dòng)力電池使用量已經(jīng)自2017年開始連續(xù)六年全球第一，2023年上半年全球市占率更是達(dá)到了36.8%。目前，寧德時(shí)代和全球幾乎所有主流車企都建立了合作伙伴關(guān)系。
當(dāng)然，硬核技術(shù)實(shí)力背后是寧德時(shí)代的“無(wú)人區(qū)”創(chuàng)新和扎實(shí)投入。寧德時(shí)代已經(jīng)建立起材料及材料體系、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、綠色極限制造、商業(yè)模式四大創(chuàng)新體系。在服務(wù)超過930萬(wàn)輛車的廣泛實(shí)踐中，形成了獨(dú)特的以研發(fā)測(cè)試數(shù)據(jù)和海量實(shí)車反饋互相印證的研發(fā)閉環(huán)。
據(jù)介紹，寧德時(shí)代還全球布局研發(fā)體系，在寧德、溧陽(yáng)、上海、廈門以及德國(guó)慕尼黑設(shè)立了五大研發(fā)中心，研發(fā)人員達(dá)17998人，其中21C創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室已成為全球能源存儲(chǔ)轉(zhuǎn)化前沿技術(shù)的研發(fā)高地。
2022年，公司研發(fā)費(fèi)用155億元，同比增長(zhǎng)102%，公司擁有及正在申請(qǐng)的國(guó)內(nèi)外專利合計(jì)16637項(xiàng)，主導(dǎo)或參與制修訂超過80項(xiàng)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)。
此外，寧德時(shí)代介紹，公司還在制造方面以0缺陷率為目標(biāo)研發(fā)了極限制造體系架構(gòu)，平均1秒便可產(chǎn)出一個(gè)電芯，20秒產(chǎn)出一個(gè)模組。同時(shí)，可以對(duì)超過6800個(gè)質(zhì)量控制點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，平均一個(gè)電池追溯數(shù)據(jù)超過1萬(wàn)項(xiàng)，這讓寧德時(shí)代的電芯單體失效率達(dá)到了PPB級(jí)別，也就是十億分之一的水平。
（本文轉(zhuǎn)載自《中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊》）
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本文標(biāo)題：從一個(gè)“防爆閥”看寧德時(shí)代如何以持續(xù)創(chuàng)新提升動(dòng)力電池安全性
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