论文部分内容阅读
群众没有真正渴求过真理，面对那些不合口味的证据，他们会充耳不闻……凡是能向他们提供幻觉的，都可以很容易地成为他们的主人;凡是让他们幻灭的，都会成为牺牲品。
——《乌合之众》
以上是一本流传很久的哲学书中的一句话，现在看来也非常触动人心。它阐述了在有形和无形群体中，人们的本来面目。当大家处于同一群体时，由于从众心理作怪，会经常屏蔽真正的事实，去相信那些成立或不成立的少数证据，并把它无限放大，从而进一步影响到整个群体的判断。
很遗憾，当我们事后再看明知道是错误的时候，却总也想不明白当初为何要坚持。目前汽车领域就有很多类似的话题，比如被炒得沸沸扬扬的电动汽车的电池安全性问题，任何一辆自燃的电动车都会被媒体无限放大，影射对于电池安全的顾虑。有些专家学者也在煽风点火，寻找存在感。
众所周知，任何一项新技术的普及都会出现技术波动，在不断摸索中完善自我，况且电动车早已不算是什么新奇事物了，只不過由于消费者对于续航里程的需求，而电池的能量密度又无法在短期内提升，才会出现一些不合理现象，带来某种隐患。
那么，电池技术真的无法保证使用过程中的安全吗，还是有些厂家为了急功近利，忽略了很多细节问题，造成潜在的隐患，未来电池安全在技术层面如何得到提升。
提倡电动化和看衰电动化的人来自不同的群体，既然是群体，也就会有前面提出的群体特征和偏见，好在媒体没有那么明确的立场，可以站在第三方的角度理性地看待这个问题。
宁德时代动力电池安全技术
当下，是新能源汽车发展最好的时代，而全球最肥沃的土壤，无疑就在中国。就像聊燃油车，不能不说发动机一样，我们在聊纯电动车的时候，最绕不开的就是电池。在动力电池这个细分跑道上，国内第一、全球前三的宁德时代，无疑是谁都必须正视的庞然大物。
因为国内政策对新能源行业的友好，前些年盯上“补贴”的企业不少，然而更多的是在激烈的市场竞争中败下阵来。大浪淘沙之后，留下来的都是金子。2018 年，在行业外鲜有人知的宁德时代，由于成为宝马在国内的电池供应商而大火，一时风头无两。通过这次合作，宁德时代成为当时宝马集团在大中华地区唯一一家电池供应商，也是国内首家成功进入国际车企供应商体系的动力电池企业，进一步提升了其技术水平和行业影响力。
作为新能源行业的幕后英雄，宁德时代一直专注于新能源动力电池产品的研发制造，踏准时代脉搏、赶上政策春风，经过几年黄金窗口期的高速发展，从2011年“揭竿而起”到2018年风头大盛，七年速成独角兽，无疑是新能源领域大变革中诞生的一匹黑马。
安全，独角兽高速奔跑中的重中之重
宁德时代能够在短短七年间获得如此发展，最关键的是其对研发技术的重视。2015年、2016年和2017年宁德时代研发费用占当年营业收入的比例分别为4.93%、7.27%和8.02%，总计分别为2.81亿元、10.81亿元、16.03亿元。而在与宝马展开合作的2018年，宁德时代更是继续增加研发资金的投入，金额达19.91亿元，较上一年提升24%。截至2018年底，宁德时代公司及其子公司共拥有1618项境内专利及38项境外专利，正在申请的境内和境外专利合计2110项。
宁德时代在判断市场方向和技术路线方面具有很好的前瞻性——针对新能源商用车领域提前布局了磷酸铁锂技术路线产品，针对新能源乘用车领域布局了高能量密度和高功率密度的三元材料产品，也因此确立了公司在市场上的领先地位。
如此庞大的资金投入到研发领域，除了对能量密度（续航能力）的投入，安全更是这个独角兽一直坚守的重中之重。在宁德时代看来，一块电池即使拥有再高的能量密度，一旦在安全方面出现隐患，前期投入再多的资源都是白费。电池安全至关重要，因为动力电池安全的核心，是使用者的安全。
早在2017年之前，欧洲某著名车企，就向宁德时代提出能通过针刺测试的高能量密度三元电池单体技术要求。宁德时代的技术团队做了大量的针对性开发，在全球率先攻克了高能量密度三元电池针刺问题，并由客户送到T?V检测认证。T?V报告结果显示，在针刺实验中，三元电池实现了不起火、不爆炸，电池温度只有35.1℃。 作为带头吃螃蟹的人，为什么宁德时代没有把针刺方案量产呢？原因很简单：首先，从观念上说，国外整车厂对于整车安全的共识已由单体安全转向系统安全。电池的安全贯穿在电池的整个使用过程中，是一项系统工程，包括电池的单体设计、系统集成、动态监控和系统防护等。因此，宁德时代把重点放在了电池的整体安全上，确保产品在生命周期的每一个阶段都是安全的，从实际意义上真正提高电池的安全性能。其次，从技术上说，电池包层面有更优化的安全解决方案，单体电池针刺测试的实际需求已不复存在。
严守电池全生命周期安全
那么，在保障电池安全方面，宁德时代是怎么做到的呢？简单来说，宁德时代的安全理念是做到“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/ 设计、电芯设计、电池系统设计到电池制造的全过程都进行安全管控;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。在产品设计层面，尽力提高电池的安全阈值。电池包从设计环节，就要做到防水、防火、防撞、防高压漏电，同时做到高可靠性。
这里可以以宁德时代的“仿真分析”来举个例子。所谓的仿真分析，就是在生产实物电芯之前，通过建模的方式，在计算机上仿真模拟电芯在安装到汽车上使用时可能遇到的各种意外状况，包括针刺、火烧、电化学、高压、碰撞以及极端寒冷、极端炎热等试验。总之，就是模拟出电池今后“人生”中可能遭遇的各种极端使用情况，先让电芯在计算机模拟环境内受虐无数次，继而得出电芯材料和机构的最佳模式，再进行实物测试验证，最终量产。
到了生产制造环节，宁德时代更是发挥在企业管理方面的优势，注重制造过程的质量与安全管控。在电芯生产层面，宁德时代有超过2600个品质与安全控制因子。制造环节的近乎苛刻，带来了显而易见的结果——宁德时代每年要接受外部客户大概100次的检测，所有检测均能一次通过，对于安全质量的管控效果明显。
除了制造环节，为了保证电池安全，宁德时代也把注意力放在电池的使用环节上，在各个环节防控重点各有特点：早期阶段，更多注意软硬件故障，以及工艺、生产层面的问题;而到了中期阶段，则侧重关注偶然性失效问题，例如电芯的膨胀、低压连接件的老化、低压线束老化等;而到了后期，售后维护与产品的报废处理也被提上日程，并基于后台大数据分析，对有安全预警的电池进行及时更换。
目前，国内车企的电池包由于技术上的的因素，大都采用了单一模组，而宁德时代在2019年就推出了更为集成化的CTP电池开发平台，把电芯直接集成到电池包里。这项技术不仅省略了电池模组的组装环节，体积利用率提升了15-20%，降低了制造成本，同时也提升了能量密度，达到了200wh/kg，而动力电池的去模组化，也起到了提升整体安全性的效果，可谓一举多得。
这一段由于集中于技术而略显枯燥的文字，非常适合用宁德时代董事长曾毓群的一段话来总结收尾：“我们关注真正的市场安全，我们的设计、生产、检测等安全措施都要集中在市场的汽车碰撞、汽车充电、汽车进水、汽车结露、电池包设计、电芯设计制造等全场景、全周期、全方位、全系统安全。”
择邻而居，优秀的“朋友圈”是进步的基础
宁德时代的快速发展，不仅得益于“技术立本”的企业路线，同时也与优秀合作伙伴的彼此激励和严格要求密不可分。作为中国唯一一家向国外乘用车企提供动力电池系统的企业，宁德时代在德国、法国分设研发、销售中心，为整个欧洲市场提供本地化服务的同时，也接受着欧洲市场严格的考验。
宁德时代从不缺合作伙伴。2019年工信部公布的新能源车型有效目录中，共有4600余款车型，其中由宁德时代配套动力电池的有1900余款车型，占比约41.5%，它是配套车型最多的动力电池厂商。宁德时代的客户包括上汽、吉利、宇通、北汽、广汽、长安、东风等国内主流车企，以及蔚来、威马、小鹏等造车新势力，同时它也与宝马、戴姆勒、丰田、現代、捷豹路虎、大众、标致雪铁龙、沃尔沃等跨国汽车集团有着深入的合作，是动力电池行业客户数量最多的企业。
此外，宁德时代还拿下了汽车圈“网红”特斯拉的订单。据了解，宁德时代今年下半年将开始向特斯拉供应电池，供货不限于磷酸铁锂或者三元电池。
合作伙伴越多，接受的考验就越多;被考核的标准越严格，电池产品的安全性能也就越有保障。在不断满足国内外顶级车企合作伙伴层出不穷的测试与考核过程中，在不断服务全球用户日复一日环境各异的使用锤炼中，宁德时代的电池帝国，正逐步建立起来。
钴元素作为三元锂电正极材料之中的重要组成部分，并不参与电化学反应，其作用在于提供稳定材料的层状结构， 而且可以提高材料的循环和倍率性能。受制于蕴藏量与开采量，钴元素的国际市场价格极其不稳定，并长期保持在高位。在提高正极之中镍比例的同时，降低钴含量，是提升电池能量密度和降低成本的好方法。从333、532，到622，再到811（镍、钴、锰三者的比例），电池厂商不断调整其中钴元素的含量。而蜂巢能源更是直接选择了“无钴”的技术路线。
无钴化技术需要面对不少科研难关，而并非仅仅去掉钴元素这么简单。蜂巢能源的研发团队首先需要解决正极材料之中，因为去钴所造成Li/Ni 混排、相变问题，以及去钴之后的导电率下降问题，为此选择了用高价态的过渡元素。从蜂巢能源所发布的NMx 无钴电池名称上，也可看出正极材料主要由镍、锰以及掺杂元素构成。其次为了减少并改善正极材料与电解液的副反应，蜂巢能源引入了纳米网状包覆技术;再次对比国外企业，特别是日韩企业所惯用的多晶材料，蜂巢能源采用了单晶材料，好处在于颗粒更为紧致，减少相变的同时还能提高电压，并且单晶材料具有更高的承压能力，避免破碎造成颗粒与电解液之间的副反应。
由无钴正极材料所打造的电池产品，从测试数据来看成绩斐然。常温下（按照电池系统液冷45℃）循环630次后容量保持率达到98.3%，按此推算倘若最终目标为80%容量保持的话，无钴电池的循环寿命将达到3000次以上。能量密度方面，无钴电池目前可以做到240～245Wh/kg，远高于主流磷酸铁锂电池的170～180Wh/kg水平，也十分接近811体系三元锂电的245～250Wh/kg水平。至于大家普遍较为关注的安全性上，蜂巢能源的无钴电池除了在抗过冲方面具有天然优势。其热稳定性也十分出色，所完成的150℃的热箱测试，远高于国标所要求的的130℃标准。这对比811体系的三元锂电而言，代表拥有更好的热稳定性能。
事实上，蜂巢能源除了自研无钴电池以外，同时还布局了四元电池技术作为储备，所谓四元材料就是在NCM体系的基础上掺杂Mx材料，Mx掺杂会使一次颗粒之间的边界强度增强，因此会减少在有害的相转变过程中微隙的形成。使其循环性能优于NCM811材料，同时能实现耐热更好、产气少、安全性更高的特点。最终呈现在动力电池上就是容量更高、寿命更长、安全性更好。
高速“叠片”的武功
传统电池设计通常使用卷绕式与叠片式两种工艺。小尺寸的卷绕式电池工艺已经存在很久，但随着应用领域的扩展，动力电池的尺寸大大增加，卷绕式工艺特定结构的不良反应成为了天生的缺点。首先较长的极片在卷绕之后存在应力反应容易断裂，然后由于卷绕张力的不均匀和形状变化，很容易造成隔膜和极片的打皱变形，正负极得不到有效的接触，造成反应死区，在充电时在褶皱的边缘处发生“析锂”现象，导致电池能量密度降低，循环性能下降，更会造成极大的安全隐患。这些问题在叠片工艺出现后得到了很好的解决。目前困扰叠片工艺普及的最大的问题在于叠片速度。国产动力用叠片机行业效率普遍在1-1.2s/片/单工位，这在动力电池大规模生产制造的背景下，成为制约叠片工艺大批量生产最大的阻碍。蜂巢能源通过改进工艺与器械，目前叠片效率已经达到0.6s/pcs/单工位，并已完成0.45s/pcs/单工位叠片速度验证与样机的开发制作，预计再下一代机型可实现0.25s成绩。届时将会全面超越卷绕式工艺的生产效率。
为了电池产品有更高的安全性，蜂巢能源为产品提出了矩阵网格结构设计方案，电池包被划分成两个网格内容物，与箱体成一体化设计，电芯壳体可对整体结构起到加强的作用，该设计的另外重点在于拥有更为高效的热管理，通过整合在内部的气体、压力以及温度等传感器的多重监控，实现整体预警。并且相对以往的底部单层散热，蜂巢能源的无钴电池系统被设计成为上下双层散热，这样一来可让电池始终保持在一个较为合理的温度区间，循环寿命也得到有效延长。
窥探电池技术的未来
“积谷防饥“一直都是人类习以为常的生活习惯。风电、水电、太阳能，这些可再生能源虽然看似取之不尽，却也有着各自周期短板，如何在丰盈的时期，将尽可能多的能源储存备用起来，电池成了不二之选。
电池市场在过去的几十年中极速膨胀，不论是电子产品还是玩具，或者电动汽车甚至电网储能设备。大概率离不开电池，特别是应用广泛的锂电池话题。实际上，电池行业的未来有着许多选项可供发展。
作为世界上最薄、最硬、最导热、最导电的材料，石墨烯被誉为能改变世界的神奇材料，所以石墨烯电池被视为锂电池最快的接棒者。目前石墨烯最有可能在电池之中被直接用于负极材料和用于导电添加剂。2015年，西班牙Graphenano公司合作研究出首例石墨烯聚合材料电池，其储电量是目前市场最好产品的三倍，用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里，而其充电时间不到8分钟。为人类认知石墨烯等材料特性带来全新发现，并有望为燃料电池和氢相关技术领域带来革命性的进步。但是离真正商业应用，石墨烯材料仍需要解决诸如规模量产以及品质水平等问题。
锂硫电池
锂硫电池仍然属于锂电池的一种，以价格低廉、储量丰富，对环境基本没有污染的硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到1675mAh/g和2600Wh/kg。但锂硫电池目前需要解决三个问题，首先锂多硫化合物溶于电解液，增加电解液的黏度，降低离子导电性。其次硫作为不导电的物质，导电性非常差，不利于电池的高倍率性能;再次硫在充放电过程中，体积的扩大缩小非常大，巨大的体积变化会破坏电极结构，有可能导致电池损坏。所以目前科研人员主要从改变电解液成分并加入添加剂解决化合物溶于电解质问题，并将硫和碳材料复合，或者把硫和有机物复合，来解决硫的不导电和体积膨胀问题。
海水电池（钠离子电池）
地球上拥有丰富的海水资源，这意味着有着几乎取之不尽的钠元素。早在1980年NGK公司已经成功的在世界200多个地区应用高温钠硫电池（HT-NSB），但需要300°C的工作环境来保持电解质流动性，带来了安全隐患和腐蚀的问题。2015年，中国科研人员采用廉价的普鲁士蓝类材料，通过优化晶体内部分子结构，构筑了高容量、长循环寿命的钠离子电池正极材料，其比容量高达118.2mAh/g。并且在国际上首次将该材料与硬碳负极材料制备了储能型钠离子电池的原型电池，其能量密度达到了81.72Wh/kg，是铅酸电池的2倍，
液流电池
1974年提出的液流电池属于一种电化学储能技术，与改变正负极材料的其他电池不同的是，其采用正负极电解液分开，各自循环的方式工作。它不同于通常使用固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液，它最显著特点是规模化蓄电，液流储能电池系统由电堆单元、电解质溶液及电解質溶液储供单元、控制管理单元等部分组成。液流电池系统的核心是电堆，电堆是由数十节进行氧化-还原反应和实现充、放点过程的电池按特定要求串联而成的，结构与燃料电池电堆相似。其缺点在于整套系统过于复杂，并且能量密度较低。
多价电池
顾名思义，多价电池的奇妙之处在于该技术使用带有更多电荷的离子的材料，例如镁，锌或铝，来代替使用“单价”的锂离子。多价金属离子不但可以用作正极材料和电解液，也可以应用于负极材料，多价离子电池以其高能量密度、高安全性、低成本等优点吸引了众多研究者的关注，并且可能比锂离子电池更小，功能更强大。所以极有可能在便携式电子产品和电动汽车中起作用。
固态电池
在过去的十年中，许多科学研究事实证明，两类固态电解质，LLZO（锂，镧和氧化锆）和LGPS（锂，锗，硫化磷）在室温下传导离子的性能几乎与液体一样好。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。丰田汽车以及刚刚得到大众汽车追加投资2亿美元，合计3亿美元的硅谷初创公司QuantumScape，都在致力于研发固态电池。特别是后者，其对于下一代电池的研发具备多个分支。其中备受关注的两个方向全固态电池电解质，一种基于东京工业大学与丰田汽车联合开发的硫化物系材料“LGPS”为基础所开发的电解质材料，另一种是以“LixLa3Zr2O12（LLZ）”等石榴石型氧化物系材料为基础的材料。固态电池一般功率密度较低，能量密度较高。由于固态电池的功率重量比较高，并且其安全性较高，同时还可以通过减少冷却和安全装置的需求来降低成本和重量。所以它是电动汽车很理想的电池。
或许上述的电池终究得以实现，不过科技的巨轮历来不断前进，个人用便携核反应堆其实离大家也不远了。
——《乌合之众》
以上是一本流传很久的哲学书中的一句话，现在看来也非常触动人心。它阐述了在有形和无形群体中，人们的本来面目。当大家处于同一群体时，由于从众心理作怪，会经常屏蔽真正的事实，去相信那些成立或不成立的少数证据，并把它无限放大，从而进一步影响到整个群体的判断。
很遗憾，当我们事后再看明知道是错误的时候，却总也想不明白当初为何要坚持。目前汽车领域就有很多类似的话题，比如被炒得沸沸扬扬的电动汽车的电池安全性问题，任何一辆自燃的电动车都会被媒体无限放大，影射对于电池安全的顾虑。有些专家学者也在煽风点火，寻找存在感。
众所周知，任何一项新技术的普及都会出现技术波动，在不断摸索中完善自我，况且电动车早已不算是什么新奇事物了，只不過由于消费者对于续航里程的需求，而电池的能量密度又无法在短期内提升，才会出现一些不合理现象，带来某种隐患。
那么，电池技术真的无法保证使用过程中的安全吗，还是有些厂家为了急功近利，忽略了很多细节问题，造成潜在的隐患，未来电池安全在技术层面如何得到提升。
提倡电动化和看衰电动化的人来自不同的群体，既然是群体，也就会有前面提出的群体特征和偏见，好在媒体没有那么明确的立场，可以站在第三方的角度理性地看待这个问题。
独角兽的底线
宁德时代动力电池安全技术
当下，是新能源汽车发展最好的时代，而全球最肥沃的土壤，无疑就在中国。就像聊燃油车，不能不说发动机一样，我们在聊纯电动车的时候，最绕不开的就是电池。在动力电池这个细分跑道上，国内第一、全球前三的宁德时代，无疑是谁都必须正视的庞然大物。
因为国内政策对新能源行业的友好，前些年盯上“补贴”的企业不少，然而更多的是在激烈的市场竞争中败下阵来。大浪淘沙之后，留下来的都是金子。2018 年，在行业外鲜有人知的宁德时代，由于成为宝马在国内的电池供应商而大火，一时风头无两。通过这次合作，宁德时代成为当时宝马集团在大中华地区唯一一家电池供应商，也是国内首家成功进入国际车企供应商体系的动力电池企业，进一步提升了其技术水平和行业影响力。
作为新能源行业的幕后英雄，宁德时代一直专注于新能源动力电池产品的研发制造，踏准时代脉搏、赶上政策春风，经过几年黄金窗口期的高速发展，从2011年“揭竿而起”到2018年风头大盛，七年速成独角兽，无疑是新能源领域大变革中诞生的一匹黑马。
安全，独角兽高速奔跑中的重中之重
宁德时代能够在短短七年间获得如此发展，最关键的是其对研发技术的重视。2015年、2016年和2017年宁德时代研发费用占当年营业收入的比例分别为4.93%、7.27%和8.02%，总计分别为2.81亿元、10.81亿元、16.03亿元。而在与宝马展开合作的2018年，宁德时代更是继续增加研发资金的投入，金额达19.91亿元，较上一年提升24%。截至2018年底，宁德时代公司及其子公司共拥有1618项境内专利及38项境外专利，正在申请的境内和境外专利合计2110项。
宁德时代在判断市场方向和技术路线方面具有很好的前瞻性——针对新能源商用车领域提前布局了磷酸铁锂技术路线产品，针对新能源乘用车领域布局了高能量密度和高功率密度的三元材料产品，也因此确立了公司在市场上的领先地位。
如此庞大的资金投入到研发领域，除了对能量密度（续航能力）的投入，安全更是这个独角兽一直坚守的重中之重。在宁德时代看来，一块电池即使拥有再高的能量密度，一旦在安全方面出现隐患，前期投入再多的资源都是白费。电池安全至关重要，因为动力电池安全的核心，是使用者的安全。
早在2017年之前，欧洲某著名车企，就向宁德时代提出能通过针刺测试的高能量密度三元电池单体技术要求。宁德时代的技术团队做了大量的针对性开发，在全球率先攻克了高能量密度三元电池针刺问题，并由客户送到T?V检测认证。T?V报告结果显示，在针刺实验中，三元电池实现了不起火、不爆炸，电池温度只有35.1℃。 作为带头吃螃蟹的人，为什么宁德时代没有把针刺方案量产呢？原因很简单：首先，从观念上说，国外整车厂对于整车安全的共识已由单体安全转向系统安全。电池的安全贯穿在电池的整个使用过程中，是一项系统工程，包括电池的单体设计、系统集成、动态监控和系统防护等。因此，宁德时代把重点放在了电池的整体安全上，确保产品在生命周期的每一个阶段都是安全的，从实际意义上真正提高电池的安全性能。其次，从技术上说，电池包层面有更优化的安全解决方案，单体电池针刺测试的实际需求已不复存在。
严守电池全生命周期安全
那么，在保障电池安全方面，宁德时代是怎么做到的呢？简单来说，宁德时代的安全理念是做到“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/ 设计、电芯设计、电池系统设计到电池制造的全过程都进行安全管控;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。在产品设计层面，尽力提高电池的安全阈值。电池包从设计环节，就要做到防水、防火、防撞、防高压漏电，同时做到高可靠性。
这里可以以宁德时代的“仿真分析”来举个例子。所谓的仿真分析，就是在生产实物电芯之前，通过建模的方式，在计算机上仿真模拟电芯在安装到汽车上使用时可能遇到的各种意外状况，包括针刺、火烧、电化学、高压、碰撞以及极端寒冷、极端炎热等试验。总之，就是模拟出电池今后“人生”中可能遭遇的各种极端使用情况，先让电芯在计算机模拟环境内受虐无数次，继而得出电芯材料和机构的最佳模式，再进行实物测试验证，最终量产。
到了生产制造环节，宁德时代更是发挥在企业管理方面的优势，注重制造过程的质量与安全管控。在电芯生产层面，宁德时代有超过2600个品质与安全控制因子。制造环节的近乎苛刻，带来了显而易见的结果——宁德时代每年要接受外部客户大概100次的检测，所有检测均能一次通过，对于安全质量的管控效果明显。
除了制造环节，为了保证电池安全，宁德时代也把注意力放在电池的使用环节上，在各个环节防控重点各有特点：早期阶段，更多注意软硬件故障，以及工艺、生产层面的问题;而到了中期阶段，则侧重关注偶然性失效问题，例如电芯的膨胀、低压连接件的老化、低压线束老化等;而到了后期，售后维护与产品的报废处理也被提上日程，并基于后台大数据分析，对有安全预警的电池进行及时更换。
目前，国内车企的电池包由于技术上的的因素，大都采用了单一模组，而宁德时代在2019年就推出了更为集成化的CTP电池开发平台，把电芯直接集成到电池包里。这项技术不仅省略了电池模组的组装环节，体积利用率提升了15-20%，降低了制造成本，同时也提升了能量密度，达到了200wh/kg，而动力电池的去模组化，也起到了提升整体安全性的效果，可谓一举多得。
这一段由于集中于技术而略显枯燥的文字，非常适合用宁德时代董事长曾毓群的一段话来总结收尾：“我们关注真正的市场安全，我们的设计、生产、检测等安全措施都要集中在市场的汽车碰撞、汽车充电、汽车进水、汽车结露、电池包设计、电芯设计制造等全场景、全周期、全方位、全系统安全。”
择邻而居，优秀的“朋友圈”是进步的基础
宁德时代的快速发展，不仅得益于“技术立本”的企业路线，同时也与优秀合作伙伴的彼此激励和严格要求密不可分。作为中国唯一一家向国外乘用车企提供动力电池系统的企业，宁德时代在德国、法国分设研发、销售中心，为整个欧洲市场提供本地化服务的同时，也接受着欧洲市场严格的考验。
宁德时代从不缺合作伙伴。2019年工信部公布的新能源车型有效目录中，共有4600余款车型，其中由宁德时代配套动力电池的有1900余款车型，占比约41.5%，它是配套车型最多的动力电池厂商。宁德时代的客户包括上汽、吉利、宇通、北汽、广汽、长安、东风等国内主流车企，以及蔚来、威马、小鹏等造车新势力，同时它也与宝马、戴姆勒、丰田、現代、捷豹路虎、大众、标致雪铁龙、沃尔沃等跨国汽车集团有着深入的合作，是动力电池行业客户数量最多的企业。
此外，宁德时代还拿下了汽车圈“网红”特斯拉的订单。据了解，宁德时代今年下半年将开始向特斯拉供应电池，供货不限于磷酸铁锂或者三元电池。
合作伙伴越多，接受的考验就越多;被考核的标准越严格，电池产品的安全性能也就越有保障。在不断满足国内外顶级车企合作伙伴层出不穷的测试与考核过程中，在不断服务全球用户日复一日环境各异的使用锤炼中，宁德时代的电池帝国，正逐步建立起来。
钴元素作为三元锂电正极材料之中的重要组成部分，并不参与电化学反应，其作用在于提供稳定材料的层状结构， 而且可以提高材料的循环和倍率性能。受制于蕴藏量与开采量，钴元素的国际市场价格极其不稳定，并长期保持在高位。在提高正极之中镍比例的同时，降低钴含量，是提升电池能量密度和降低成本的好方法。从333、532，到622，再到811（镍、钴、锰三者的比例），电池厂商不断调整其中钴元素的含量。而蜂巢能源更是直接选择了“无钴”的技术路线。
无钴化技术需要面对不少科研难关，而并非仅仅去掉钴元素这么简单。蜂巢能源的研发团队首先需要解决正极材料之中，因为去钴所造成Li/Ni 混排、相变问题，以及去钴之后的导电率下降问题，为此选择了用高价态的过渡元素。从蜂巢能源所发布的NMx 无钴电池名称上，也可看出正极材料主要由镍、锰以及掺杂元素构成。其次为了减少并改善正极材料与电解液的副反应，蜂巢能源引入了纳米网状包覆技术;再次对比国外企业，特别是日韩企业所惯用的多晶材料，蜂巢能源采用了单晶材料，好处在于颗粒更为紧致，减少相变的同时还能提高电压，并且单晶材料具有更高的承压能力，避免破碎造成颗粒与电解液之间的副反应。
由无钴正极材料所打造的电池产品，从测试数据来看成绩斐然。常温下（按照电池系统液冷45℃）循环630次后容量保持率达到98.3%，按此推算倘若最终目标为80%容量保持的话，无钴电池的循环寿命将达到3000次以上。能量密度方面，无钴电池目前可以做到240～245Wh/kg，远高于主流磷酸铁锂电池的170～180Wh/kg水平，也十分接近811体系三元锂电的245～250Wh/kg水平。至于大家普遍较为关注的安全性上，蜂巢能源的无钴电池除了在抗过冲方面具有天然优势。其热稳定性也十分出色，所完成的150℃的热箱测试，远高于国标所要求的的130℃标准。这对比811体系的三元锂电而言，代表拥有更好的热稳定性能。
事实上，蜂巢能源除了自研无钴电池以外，同时还布局了四元电池技术作为储备，所谓四元材料就是在NCM体系的基础上掺杂Mx材料，Mx掺杂会使一次颗粒之间的边界强度增强，因此会减少在有害的相转变过程中微隙的形成。使其循环性能优于NCM811材料，同时能实现耐热更好、产气少、安全性更高的特点。最终呈现在动力电池上就是容量更高、寿命更长、安全性更好。
高速“叠片”的武功
传统电池设计通常使用卷绕式与叠片式两种工艺。小尺寸的卷绕式电池工艺已经存在很久，但随着应用领域的扩展，动力电池的尺寸大大增加，卷绕式工艺特定结构的不良反应成为了天生的缺点。首先较长的极片在卷绕之后存在应力反应容易断裂，然后由于卷绕张力的不均匀和形状变化，很容易造成隔膜和极片的打皱变形，正负极得不到有效的接触，造成反应死区，在充电时在褶皱的边缘处发生“析锂”现象，导致电池能量密度降低，循环性能下降，更会造成极大的安全隐患。这些问题在叠片工艺出现后得到了很好的解决。目前困扰叠片工艺普及的最大的问题在于叠片速度。国产动力用叠片机行业效率普遍在1-1.2s/片/单工位，这在动力电池大规模生产制造的背景下，成为制约叠片工艺大批量生产最大的阻碍。蜂巢能源通过改进工艺与器械，目前叠片效率已经达到0.6s/pcs/单工位，并已完成0.45s/pcs/单工位叠片速度验证与样机的开发制作，预计再下一代机型可实现0.25s成绩。届时将会全面超越卷绕式工艺的生产效率。
为了电池产品有更高的安全性，蜂巢能源为产品提出了矩阵网格结构设计方案，电池包被划分成两个网格内容物，与箱体成一体化设计，电芯壳体可对整体结构起到加强的作用，该设计的另外重点在于拥有更为高效的热管理，通过整合在内部的气体、压力以及温度等传感器的多重监控，实现整体预警。并且相对以往的底部单层散热，蜂巢能源的无钴电池系统被设计成为上下双层散热，这样一来可让电池始终保持在一个较为合理的温度区间，循环寿命也得到有效延长。
持续发展
窥探电池技术的未来
“积谷防饥“一直都是人类习以为常的生活习惯。风电、水电、太阳能，这些可再生能源虽然看似取之不尽，却也有着各自周期短板，如何在丰盈的时期，将尽可能多的能源储存备用起来，电池成了不二之选。
电池市场在过去的几十年中极速膨胀，不论是电子产品还是玩具，或者电动汽车甚至电网储能设备。大概率离不开电池，特别是应用广泛的锂电池话题。实际上，电池行业的未来有着许多选项可供发展。
作为世界上最薄、最硬、最导热、最导电的材料，石墨烯被誉为能改变世界的神奇材料，所以石墨烯电池被视为锂电池最快的接棒者。目前石墨烯最有可能在电池之中被直接用于负极材料和用于导电添加剂。2015年，西班牙Graphenano公司合作研究出首例石墨烯聚合材料电池，其储电量是目前市场最好产品的三倍，用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里，而其充电时间不到8分钟。为人类认知石墨烯等材料特性带来全新发现，并有望为燃料电池和氢相关技术领域带来革命性的进步。但是离真正商业应用，石墨烯材料仍需要解决诸如规模量产以及品质水平等问题。
锂硫电池
锂硫电池仍然属于锂电池的一种，以价格低廉、储量丰富，对环境基本没有污染的硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到1675mAh/g和2600Wh/kg。但锂硫电池目前需要解决三个问题，首先锂多硫化合物溶于电解液，增加电解液的黏度，降低离子导电性。其次硫作为不导电的物质，导电性非常差，不利于电池的高倍率性能;再次硫在充放电过程中，体积的扩大缩小非常大，巨大的体积变化会破坏电极结构，有可能导致电池损坏。所以目前科研人员主要从改变电解液成分并加入添加剂解决化合物溶于电解质问题，并将硫和碳材料复合，或者把硫和有机物复合，来解决硫的不导电和体积膨胀问题。
海水电池（钠离子电池）
地球上拥有丰富的海水资源，这意味着有着几乎取之不尽的钠元素。早在1980年NGK公司已经成功的在世界200多个地区应用高温钠硫电池（HT-NSB），但需要300°C的工作环境来保持电解质流动性，带来了安全隐患和腐蚀的问题。2015年，中国科研人员采用廉价的普鲁士蓝类材料，通过优化晶体内部分子结构，构筑了高容量、长循环寿命的钠离子电池正极材料，其比容量高达118.2mAh/g。并且在国际上首次将该材料与硬碳负极材料制备了储能型钠离子电池的原型电池，其能量密度达到了81.72Wh/kg，是铅酸电池的2倍，
液流电池
1974年提出的液流电池属于一种电化学储能技术，与改变正负极材料的其他电池不同的是，其采用正负极电解液分开，各自循环的方式工作。它不同于通常使用固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液，它最显著特点是规模化蓄电，液流储能电池系统由电堆单元、电解质溶液及电解質溶液储供单元、控制管理单元等部分组成。液流电池系统的核心是电堆，电堆是由数十节进行氧化-还原反应和实现充、放点过程的电池按特定要求串联而成的，结构与燃料电池电堆相似。其缺点在于整套系统过于复杂，并且能量密度较低。
多价电池
顾名思义，多价电池的奇妙之处在于该技术使用带有更多电荷的离子的材料，例如镁，锌或铝，来代替使用“单价”的锂离子。多价金属离子不但可以用作正极材料和电解液，也可以应用于负极材料，多价离子电池以其高能量密度、高安全性、低成本等优点吸引了众多研究者的关注，并且可能比锂离子电池更小，功能更强大。所以极有可能在便携式电子产品和电动汽车中起作用。
固态电池
在过去的十年中，许多科学研究事实证明，两类固态电解质，LLZO（锂，镧和氧化锆）和LGPS（锂，锗，硫化磷）在室温下传导离子的性能几乎与液体一样好。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。丰田汽车以及刚刚得到大众汽车追加投资2亿美元，合计3亿美元的硅谷初创公司QuantumScape，都在致力于研发固态电池。特别是后者，其对于下一代电池的研发具备多个分支。其中备受关注的两个方向全固态电池电解质，一种基于东京工业大学与丰田汽车联合开发的硫化物系材料“LGPS”为基础所开发的电解质材料，另一种是以“LixLa3Zr2O12（LLZ）”等石榴石型氧化物系材料为基础的材料。固态电池一般功率密度较低，能量密度较高。由于固态电池的功率重量比较高，并且其安全性较高，同时还可以通过减少冷却和安全装置的需求来降低成本和重量。所以它是电动汽车很理想的电池。
结语
或许上述的电池终究得以实现，不过科技的巨轮历来不断前进，个人用便携核反应堆其实离大家也不远了。