CATL工厂揭秘：如何打造世界第一安全的电池？

宁德时代新能源科技控股有限公司（以下简称：CATL），国内唯一一家为宝马、大众等国际品牌乘用车提供动力电池的企业，也是日韩电池企业对标研究的国内唯一一家竞争对手。在美誉背后，究竟蕴藏着什么极致科技？

12月16日，CATL举行了“时代动力 极致科技”2016年宁德时代第二期媒体公开日活动，通过技术人员的讲解和工厂参观，EV世纪深入了解了宁德时代贯穿产品动力电池全生命周期的安全理念和实践。

安全理念 贯彻始终

公开课伊始，CATL展示了其作为全球出货量第三的车用锂电池供应商，致力于打造世界第一安全的动力电池，从成立至今，保持着零安全事故记录。

CATL的安全理念是电池全生命周期安全。一是全过程，从电池的量子动力学仿真分析出发，从机理分析、电池材料选择和设计、电芯设计、电池系统设计到制造全过程都必须进行安全管控；二是全方位，电池系统安全包括电气安全、功能安全、机械安全和化学安全。

做出好的电池系统产品，CATL主要依赖三大关键技术：电芯技术、成组技术和BMS技术。在这三大技术构成的铁三角中，电芯决定是否安全的“基因”，成组技术提供电池系统强壮的身体，BMS管理技术提供电池系统“智慧的大脑”。 CATL经过多年坚持不懈，严格把控电池设计、验证和生产的每个流程，努力把电池系统安全做到最好。

设计验证 防患未然

在电池系统的设计上，CATL会先做模拟仿真，后做测试评估。仿真覆盖微观到宏观，内容包括量子动力学、机械结构拓扑优化、形貌优化、尺寸优化、产热分析、防热失控、热场分布、模态、振动疲劳、冲击、石击等。

电芯结构仿真，模拟电芯受力反应

CATL通过电化学仿真、热和流体仿真、结构仿真来识别设计关键参数，优化设计方案、评估性能和可靠性指标。这些方法对保障产品开发质量、缩短开发周期，以及满足客户技术需求都起了非常重要的支持作用。

在保障电池可靠性方面，CATL从系统层层分解，从最小零部件，逐层去分析失效模式和失效率。根据失效率的“浴盆曲线”模型，所有的产品在早期失效率会比较高，使用中期失效率会下降，到晚期老化时又会升高。CATL作为电池厂家，尽力把产品的早期失效控制在出厂前，使用户在使用期间的失效率降到最低，在老化衰老期失效率增加时，电池系统依靠诊断、预测，指导维护使用，最终使动力电池寿命达到最高。

寿命预测曲线图

为了科学有效评估电池的使用寿命(耐用)， CATL还建立了一套成熟的寿命预测模型。通过3个月的测试数据，可预测电池包系统十年甚至更长的使用寿命。宁德时代2011年投入使用的纯电动大巴，累计行驶18万公里，实际能量寿命衰减落在95%的置信区间。

安全测试 千锤百炼

耗资千万的电磁兼容实验室

“除了科学的安全理念、严谨的开发流程，一套完整的测试验证体系在保障电池包安全时同样必不可少。“CATL测试验证负责人王宇曦介绍，CATL的产品不仅按照国家标准通过了针刺、火烧、电化学、高压、碰撞以及极端寒冷、极端炎热等试验，还通过了C-NAS认证。同时，因汽车电子设备的电磁兼容性能在国内日益受到重视，CATL耗资千万建立了电磁兼容实验室以应对在自主研发过程中遇到电磁兼容技术难题。

CATL2017年即将落成的国家级工程研究中心

目前，CATL动力电池测试中心具备美国、德国、国产的门类齐全的先进电池检测设备。测试中心可依照国家颁布的电动车电池相关标准，欧美日等发达国家的国际标准、法规，世界主要汽车企业的企业标准进行测试。可以对各种规格的电池单体、电池模组、电池包电池系统进行测试评价，包括电池性能测试、寿命测试、环境可靠性测试、安全测试等，测试能力覆盖范围最广。 2017年，CATL将建成国家级的工程研究中心。

智能制造 提高产品一致性

对于动力电池而言，单体比能量提高仅仅是性能优越的一方面，更重要的是所有单体电池的高度一致性，要提高产品一致性，智能化、自动化的生产模式必不可少。

目前，CATL投资数十亿元建立智能化、自动化产线，该产线在“智慧工厂”和工业4.0信息物理融合系统CPS的指导下，实现了高度的自动化。厂区内使用了大量的高科技机器人、中控系统、在线检测设备和信息追溯系统，以做到“生产数据可视化”、“生产过程透明化”、“生产现场无人化”。

在CATL车间现场可以看到：车间内的AGV自动搬运材料和为设备喂料，机械手自动拆盘码盘，RGV输送线来回穿梭于库房和线边，中控系统指导每个子设备智能有序的完成装盘、扫码、检测、分拣……这种生产模式极大地降低了人员情绪作业、疲劳作业和动作失误对产品品质的影响，实现了工厂的自动化、智能化、数字化、高效化。

“锂离子的工艺非常复杂，工序非常繁多，而且每道工序对电池的性能都有影响。整个制造过程需要对环境控制。采取高精度和稳定的设备，对电池生产环节的每个节点进行严格而有效的监控控制，减少电池的差异性，从而提升电池的质量。智能化的生产线不仅能够提高动力电池的产品质量和产量，为企业节约成本和生产周期，还能最终破解动力电池一致性的难题。“现场负责人介绍。

除了前期非常强调设计和生产安全，CATL还格外关注产品应用安全，即“呵护”。目前，CATL有一套远程监控系统及时预警安全隐患，使产品安全的问题大大的减少。这套监控系统配合CATL整个售后服务市场、市场追溯包括未来的梯次利用，保证了产品全生命周期实时监控和安全维护。