动力电池规格尺寸标准化有多难

时间: 2024-04-28 16:55:59 |   作者: 液压缸

  在新能源汽车产业高质量发展的过程中，建立、健全标准一直是行业十分关心的话题之一。最近，这一个话题再度成为舆论关注的焦点，在2023世界动力电池大会上，全国政协常委、经济委员会副主任苗圩，用“重要、紧迫”来形容动力电池规格尺寸的标准化需求。

  在新能源汽车加速替代传统燃油车的关键路口，第一要务就是降成本。动力电池规格标准化将是其中的一个重要方式，也将成为中国新能源汽车产业链高水平发展的一大助力。

  据了解，众多尺寸不一的动力电池规格带来的影响涉及诸多方面。首当其冲就是换电市场，电池包规格以及通信协议等不统一，导致跨品牌、跨车型难以实现换电。虽然换电市场空间不小，但全面推广落地难度很大，目前只有蔚来汽车、宁德时代等少数行业参与者。国家电投绿电交通产业创新中心主任、启源芯动力副总经理郭鹏向《中国汽车报》记者表示，在新的市场形势下，国内换电标准修订已明显提速，但因为技术路径多、差异大，仍存在不同的区域标准、团体标准技术路径不同，硬件接口通信协议之间无法共享互联的问题。

  国务院印发的《新能源汽车产业高质量发展规划（2021～2035年）》明白准确地提出，“力争经过15年的持续努力，充换电服务网络便捷高效”。工业与信息化部副部长辛国斌表示，要研究编制换电技术标准体系，推动换电电池尺寸、换电接口、通讯协议等标准统一。

  同时，电池尺寸规格的不同还影响着电池企业生产制造、整车配套、电池回收等多个角度。由于动力电池规格尚未标准化，在某些特定的程度上影响了其回收及梯次利用，拉低了资源再利用率。据悉，不一样的尺寸的动力电池回收再利用时，如果采用自动化手段拆解，对生产线的柔性配置要求很高，将增加处置成本；而如果人工拆解，其技能水平会影响回收成品率，并存在一定的安全和环保隐患。

  在汽车售后维修市场上，五花八门的动力电池也增加了维修的难度。一旦电池规格标准化，将简化电动汽车的维修与更换流程，降低维修成本，同时提高维修效率。

  随着新能源汽车市场化加速推进，行业对于动力电池规格尺寸标准化的需求越来越迫切。2017年全国汽车标准化技术委员会制定发布《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》（GB/T 34013-2017）（推荐性国家标准），将动力电池单体划分为圆柱形、方形、软包三类，并规定了单体、模块和标准箱的规格尺寸。其中，动力电池一共有145种规格，包括圆型电池6种、方型电池125种、软包14种。

  中国电池产业研究院院长、伊维经济研究院研究部总经理吴辉和记者说，国内动力电池企业推出了不一样的尺寸的产品，比如刀片、短刀、长刀等电池“百花齐放”，因此从电芯层面来看规格很多。

  “总体来看，电池规格尺寸偏多，适用性并不强。未来，随着行业集中度提升，由行业组织动力电池企业修订产品规格尺寸标准，减少规格，进行标准化生产，是一项对于提高竞争力很重要、也很紧迫的工作。”苗圩强调。

  在新能源与智能网联汽车独立研究员曹广平看来，当前锂离子电池规格、标准、特性不统一，确实给新能源汽车和零部件发展带来了较多的负面影响。

  记者在采访中发现，业内人士一致认为，动力电池电芯和模组规格尺寸统一和标准化是必然趋势。某动力电池企业技术总工、中国汽车工程学会特聘专家张卫（化名），从三个方面解释了为何要修订动力电池尺寸规格标准：一是减少规格，提高产业效率，持续积累技术、促进竞争加速行业发展；二是提高可替换性，以免动力电池作为耐用品在后期因供应商的变故，没有办法获得生命周期内的持续服务；三是便于行业管理，使用相同的测试验证和对比标准，可促进行业的优胜劣汰。

  中国化学与物理电源行业协会副理事长、全国锂电池智能制造装备标准化工作组副组长梁锐对记者表示，电池规格尺寸不统一，导致制造工艺、设备也不一样，企业存在多种生产线，造成产能浪费；制造的核心是复制，即一个型号的产品大批量生产，以此来实现对从原材料到工艺的规模化管理，而规格尺寸不统一会造成成本居高不下；电池规格尺寸的不统一，也提高了对品质控制的难度，比如企业有10条不同产线，每条产线的品质操控方法也不一样。

  动力电池企业为满足产品不一样的尺寸规格的需求，花费了大量的时间和设计成本，不利于大规模自动化生产。对整车企业来说，不同电池供应商的电芯尺寸规格往往存在一定的差异，导致配套切换困难，也增加了生产成本。

  “在安装设计不变的情况下，根据不同的续驶里程和动力要求，提供不同的电池容量，以满足多种的需求。这种模块化的应用，在单体、模组端都可实现大规模自动化生产，大幅度降低生产所带来的成本。如果搞好了，将来还能实现标准上的全球引领，特别是对方形电池尤为必要。”苗圩指出。

  有业内人士向记者反映，我国在动力电池标准上多少有些“起了个大早，赶了个晚集”。《电动汽车用动力蓄电池规格尺寸》（QC/ T840-2010），要早于VDA（德国汽车工业联合会）电池电芯标准，但遗憾的是当时并未推广开来。如今，很多动力电池企业采用VDA的标准，目前不少国内外整车厂商也采用该标准。

  张卫表示，电动汽车用动力电池电芯规格尺寸与整车布置紧密关联，目前除了行业头部企业特斯拉、比亚迪等外，其他整车厂商很少或基本没考虑利用电芯规格的一致性、稳定性，降低动力电池系统的成本、提升质量和供应链效率，以增强整车产品竞争力；甚至同一家车企的不同项目部门，还会采用不一样规格的电芯满足自己特定的系统模块设计要求。

  “主流动力电池供应商多会有主推的产品类型，如松下、特斯拉的圆柱电芯，LG新能源、SK创新的软包电芯，比亚迪的长刀片，蜂巢能源的短刀等，并且这些电芯都已大量成功应用在整车上。”张卫介绍道。

  梁锐和记者说，此前，我国动力电池供应商为抢占市场，研发出多个型号的产品，为整车公司可以提供定制化服务。在动力电池市场的“战国时代”，这样的形式使得我国动力电池行业获得了技术进步，是一种创新。

  “每个细致划分领域都会有自己的电芯尺寸需求，在电芯单位体积内的包含的能量还不能完全满足使用需求时，系统集成商不得不利用好每一个可用的空间，使得电芯尺寸难以统一。”张卫向记者透露，因为对空间利用率不敏感，或行业逐步形成了标准的PACK包络结构，储能和新能源商用车领域有机会达成一致的少量尺寸规格标准；对于车用尤其是私家车电池PACK，除非采用18650、21700、46系列多圆柱电芯并联，其他的产品很难达成一致意见，最后是由供应商与车企博弈的结果决定事实上的标准。

  有业内人士对记者坦言，动力电池企业前期投入很大，不只是研发费用，还涉及设备及产线；统一产品规格尺寸意味着要进行从研发到生产的全面改动，出于对投入“打水漂”的顾虑，没办法做到一蹴而就。同时，在标准制定上，每家企业都希望自己的规格尺寸能成为行业的标准，这也就等于掌握了市场的话语权。

  吴辉表示，目前国内电池公司数众多，它们纷纷在结构上进行创新来提升产品的单位体积内的包含的能量，所以电池的规格尺寸慢慢的变多。另外，企业都想把自己的产品作为标准去推广，所以说目前行业追求的标准化，其实也是企业之间的竞争。短期之内，电芯层面、包括模组层面很难做到统一。

  不过，即便面临多重挑战，但动力电池规格尺寸的标准化势在必行。“统一动力电池规格尺寸的好处很多，包括标准化之后带来的PACK成本降低，电池回收与处理和批次利用时更加便利。另外，车企在开发整个动力总成时也会方便很多。”吴辉说。

  中国汽车战略与政策研究中心高级研究员孙昱晗指出，除了减少相关成本、提高兼容性、方便维修与更换、便于回收利用之外，动力电池统一规格尺寸更有助于充换电等基础设施的建设，使得设备采购、运维等环节充分的利用规模化效应，降低成本。

  在梁锐看来，标准化是更深层面、更长远的考量，将助力中国动力电池行业继续保持优势，不但可以在质量、成本上确立产业优势，还能够在标准上引领全球，从而拥有市场主导权。假如没有标准做基础，就是“用沙子堆城堡”。

  综合来看，动力电池规格尺寸形成标准化，将带来生产设备和工艺的标准化，从而逐步降低生产所带来的成本。此外，动力电池退役后进入梯次利用市场，最后统一报废和材料回收，整个产业链都将实现标准化，产品和资源的利用率有望大幅度的提高，实现整个产业生态的节能减排。

  以新能源商用车为例，目前其换电模式取得了确定性的经济价值。对于通用的换电PACK，也需要有统一或少量规格的电芯尺寸标准。多地政府、行业协会、换电企业等都在为此付出积极努力。去年4月，江苏率先通过了《江苏省纯电动重型卡车换电电池包系统技术规范》的评审，成为全国首个纯电动重卡换电电池包标准。

  循序渐进推进动力电池规格标准化，慢慢的变成了行业共识。孙昱晗认为，要从四个方面开展工作：一是市场需求调查，进一步探索市场需求，分析和预测未来新能源汽车技术发展的新趋势，以满足多种类型电动汽车在电池规格和尺寸方面的实际的需求；二是技术协同和信息共享，鼓励电池企业间开展技术协同与信息共享，加强电池企业、整车企业、回收利用企业沟通协作，一同研究和探讨适用于统一标准的动力电池产品；三是制定统一标准，由政府加强规范和引导，与国际同行合作，制定一套广泛接受、通用的动力电池技术标准和规格，促进行业发展及国际合作；四是跨国合作与标准制定，与国际同行携手合作，参与国际组织和标准制定过程，为动力电池统一规格尺寸提供全球共识。

  “我们打算从公司开始调研，了解对它们而言最想要或最希望的三种动力电池规格是什么。从需求端把大家的要求汇总起来，应该能够归成少数几种产品规格，然后向全社会发布。”中国汽车动力电池产业创新联盟理事长董扬表示，“我们不用产品准入方式限制大家，但是希望引导行业逐渐规格化。就像现在使用的干电池一样，其实以前也出现过2号、3号、4号产品都有，但现在1、5、7号用得较多。中国汽车芯片产业创新战略联盟已用这种方法把MCU的规格，由上百种推进到7种。我相信这种方法在电池规格尺寸标准化方面，也能够更好的起到作用。”

  吴辉和记者说，要先从PACK和模组层面开展标准化，再过渡到整个电池电芯的标准化。曹广平表示，动力电池规格尺寸标准化的前提是充分发展和大规模竞争，要优先发展适合整车和客户的真实需求的电池技术方案。真正优秀的技术方案，才能在市场上居于优势地位，在规格尺寸等方面自然也会占据主流。