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對話新能安:追求極致安全,是底線

2024-05-09科技
對電池安全心存敬畏。

為了規避潛在的安全風險,新能安曾經拒絕了一個價值上億的專案。

在這個專案裏,新能安察覺到一個潛在的安全風險,與客戶多次交流後,由於不同的理念與背景,合作最終未能繼續推進。

推掉金額過億的生意,自然不是一件容易的事。但權衡再三,新能安認為,這是值得的。

在新能安技術長袁慶豐博士看來,市場會導向更安全可靠的產品,經過時間的檢驗,消費者總會願意為安全、耐用的產品買單。

新能安技術長袁慶豐博士

這是新能安秉持長期主義的原則,作出的戰略取舍——產品要做到極致安全,一切皆以此為前提。

為了實作極致安全,除了拒絕巨額的利潤誘惑,新能安還制定了高於國標的企業標準,自主進行六大場景的測試,具備超過200+項測試能力,包括烈火炙烤、單體電芯熱失控、電芯異物刺穿、電池碰撞和擠壓、跌落與沖擊、電池涉水,嚴格檢測每一塊電池的安全效能。

在此背後,是不為人知的堅持與投入。要追求極致安全,勢必需要投入更多時間、財力研發,同時也需要采用更昂貴的材料與制造工藝。

好在,新能安一直在尋求技術層面的創新,既可以堅守安全,也能平衡成本壓力。

這是新能安寬廣的護城河,也是其追求極致安全的底氣,以及向客戶承諾20年超長質保的信心來源。

「我理解的長期主義,是打造百年企業。」

以下為新能安測試驗證及安全可靠性副總裁馮鑄博士、新能安技術長袁慶豐博士與36氪的對話節選,在不影響原意的前提下,有刪改。

新能安測試驗證及安全可靠性副總裁馮鑄博士

01 技術,是新能安的護城河

36氪: 前不久新能安釋出了Jumbo-Power系列新產品,其中一個優勢是可以40A高功率持續放電長達6分鐘,以此來大幅提升產品的使用體驗,請問要達到這樣的水平,需要克服哪些難點?

袁慶豐: 電池在使用過程中會釋放能量,引起溫度升高,進而觸發溫度保護機制。 而新能安的產品在相同電流強度下,溫度升高得比較小,能夠避免觸發溫度保護。 所以,使用新能安的產品不會出現電流「走走停停」的狀況。這是Jumbo-Power系列能夠保持在40A高功率下持續放電長達6分鐘背後的原因。

為什麽我們能夠做到避免觸發溫度保護?因為在材料選取、結構以及系統設計環節,我們能把電池阻抗盡量做小,並且保證能量不損失,可以支持大電流使用。這是新能安的一個差異化優勢。

36氪: 在提升效能同時,廣大使用者也非常關註電池的迴圈使用壽命。從技術層面來講,新能安從哪些維度和環節最大限度地延長了電池的使用壽命?技術優勢在哪裏?

袁慶豐: 通常情況下,迴圈衰減是因為活性鋰源損失,比如從正極出來的活性鋰損失;還有一種可能是整體活性材料的損失,雖然鋰還在,但是材料失活,導致鋰離子無法從中脫嵌,這兩種情況都會導致電池壽命縮短。

那就要搞清楚有哪些因素會加速活性鋰的損失? 溫度是一個原因,而新能安的產品自設計起,就有意控制讓「溫升」比較低。

當然,延長電池壽命是一個系統化工程,比如正極與電解液之間的匹配。對此, 我們還使用了一些新型的功能添加劑,使得材料表面的保護膜更加穩定。

36氪: 我們都知道過放是儲能電池的安全隱患之一,它會導致一些電解液分解出有害物質,存在易燃易爆風險。為了規避風險,新能安有哪些解決方案?

袁慶豐: 我們內部做過很多實驗,結果表明,如果電池發生過放,通常會產生還原性氣體。舉例來說,常見的還原性氣體有氫氣、一氧化碳,有時也會伴隨著少量的氧化性氣體,比如二氧化碳,甚至還會出現烷烴,像甲烷或者乙烷,要完全解決這些問題,還是要深入理解現象背後的原因。

以氧化性氣體舉例,通常情況下,產生氧化性氣體有三個原因。第一是電解液,電解液在高電壓下發生分解反應,繼而產生二氧化碳氣體;第二可能是電解液和電池材料本身發生氧化還原反應,因為材料本身的氧化性很強,在電壓、溫度升高的環境下,就有可能發生上述反應;第三是材料本身也會發生一些分解反應,可能會產生氧化性氣體。

弄清原因後,問題便迎刃而解。 防止電壓過高,可以做限壓保護。擔心材料結構不穩定,可以透過摻雜或包覆來提高穩定性。 有時候結構不穩定,可能是因為材料跟電解液反應,所以還可以最佳化電解液的配方,甚至對活性材料的表面做出處理,來改善或者抑制副反應的發生,從而降低氧化性氣體產生的概率。

36氪: 要做到產品極致安全,勢必要有巨大投入,經歷多項測試,這意味著極大的成本。新能安旗下有三大業務板塊,請問是否有一些技術可以通用,以此實作降本?

馮鑄: 有些客戶要求新能安的電池或電芯要進行濫用測試。比如針刺測試,這需要電芯經過不同直徑的釘子,從正面穿到背面,且穿透時要保持一定的速度,同時還不能出現著火和爆炸。

基於這種要求, 我們開發了名為「STS」的技術,目前已經叠代到第三代、第四代。這個技術可以很好地讓電芯即使經歷了針刺測試,仍能不冒煙、不起火,且溫升較低。

隨著多代技術的不斷叠代,這項技術的優勢得以保留,可以復用在不同的產品線上。

去年,新能安跟一些上遊供應商合作,他們提供了一種材料,起初問題較多,我們幫對方分析原因,弄清楚表象背後的機理,對方根據我們的反饋,進行了改進和最佳化,大大改善了材料的效能。當材料再次用於新能安的產品中時,這既增強了產品競爭力,同時也實作了降本。

這也是一個很好的例子,透過技術創新來實作降本,也相互成就了新能安與供應商。

降本是一個體系化工程。比如原材料,也就是BOM降本,還有制造降本。另外,將產品設計得易於維護、保養,盡力去延長產品的使用壽命,這也是降本。

總結來說,具體到技術創新的維度,會有顯著降本效果。

Jumbo-Power系列產品

02 極致安全是怎樣煉成的?

36氪: 為了確保電池可以安全執行,新能安自主進行了一些極限場景的測試,包括烈火炙烤、單體電芯熱失控、電芯異物刺穿、電池碰撞和擠壓、跌落與沖擊、電池涉水這六大場景。要透過這6種場景的極限測試,電池需要具備哪些要素?有哪些底層邏輯和思考?

馮鑄: 其實,像烈火炙烤這種熱失控測試,屬於常規安全要求。對新能安來講,要滿足極限測試才能出廠,盡管極端狀況是小概率事件。

在新能安內部,測試標準是各種測試的疊加和組合,比如沖擊實驗是一個標準實驗,完成該實驗後,我們會再繼續泡水實驗。這樣做的目的在於,透過這兩項測試的產品,能夠確保它在經歷全生命周期的沖擊後,即可能受到機械損傷之後,仍然能夠經受住泡水的考驗。

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以上影片為【探秘Ampace新能安測試驗證實驗室】。

為了保證產品的安全可靠,新能安的標準高於國家頒布的安全標準。 一件產品在出廠前,通常要經歷10 項嚴格的極限測試。

我們制定的測試標準,除了滿足基本要求,還會考慮實際套用場景中的一些嚴苛工況。這樣才能確保產品在整個生命周期內,滿足全工況要求。

底層邏輯就是滿足頭部客戶的實際使用需求。 他們對產品的質素、安全、可靠性追求更高,這也與新能安的產品價值觀一致,也是新能安產品設計的出發點。

眾所周知,汽車行業的測試標準異常嚴苛。所以,新能安的大部份測試標準是以汽車行業為基準加以變化。

36氪: 我們觀察到,經常會有兩輪電動車著火的新聞,並且這些電動車著火時,其實並非因為碰撞,或高空墜落,很多時候就是靜置狀態下的突發著火。您覺得這類電動車著火的原因可能是什麽?

袁慶豐: 著火是一件讓人心痛的事情。從技術角度來看,其本質是能量的釋放。可以理解為,化學能以一種不可控的方式釋放出來,從而引發了安全事故。

電池包靜止狀態下的起火現象,根源不是外因,而在內因。

它通常是內部構成了回路。正常情況下,內部是斷路的,問題出現一定是內部的 回路 導通,也就是形成了內短路。

這也是新能安一直強調產品的全生命周期安全的原因。上述情況在產品出廠時不存在,這是因為設計缺陷或者品控問題,才會導致產品使用一段時間後,出現上述短路。

我們一定要對電池的安全心存敬畏,它是一個能量源,如果不能夠好好管理,要付出巨大代價。

新能安制定了比行業標準更嚴格的企業標準,目的就是要保證產品在全生命周期和全場景工況下的安全,這不僅關乎消費者的財產、生命安全,也是一種社會責任,更是新能安每一個做產品的研發人的使命。

36氪: 您反復提到幾個詞,比如極致安全、全生命周期,這也是新能安一以貫之的長期主義精神。如何理解你們的「長期主義」?

袁慶豐: 新能安的長期主義就是要做百年企業。具體理解,就是產品要真正在全生命周期讓使用者放心使用。比如新能安的大部份產品,質保期都超過了20年。

與競爭對手相比, 我們的優勢在於堅守底線——安全可靠,這也是能源企業的長期主義。

有一個小故事說明了這點。曾經有家客戶,和我們的合作專案涉及金額大概數千萬甚至上億,但經謹慎評估後,我們發現了其中的風險,最後管理層決定放棄了合作。這並非新能安沒有能力承接,而是綜合考量後,以安全因素為先而做的取舍。

從這個層面,新能安為消費者提前規避了套用端的風險,這是我們對產品、對消費者負責的表現。這確實需要公司保持長期的戰略定力。

換句話說,我們對消費者也保有了足夠的敬畏之心,一定要做出好東西,能夠經得起時間的檢驗。

36氪: 要保持產品在全生命周期安全執行,這是一件難事,尤其新能安提出20年質保,您覺得能做到這點,都考驗了新能安的哪些能力?

袁慶豐: 承諾產品質保10 年、15年,甚至 20年,這種底氣一方面源自平時的技術積累,另一方面則是踏實做事的態度。當然,這背後還有多年積累的方法論。

新能安經手過很多國際大專案,基於這些經驗沈澱,能夠讓我們向客戶承諾時,更有底氣、信心。我們不會犧牲安全來搶占市場。新能安做的是充滿能量的產品,如果管理不好便會發生危險。

我們能做的只是借助技術創新來降本,透過設計、業務模式以及結構的創新,甚至聯合上下遊合作夥伴共同在系統上實作創新降本,以此增強競爭力。

UniC C5亮相

03 只有充分競爭,行業才能良性發展

36氪: 新能安最初成立時,其實是基於兩家母公司對小動力低速出行、中小儲能市場,以及高功率產品的市場,未來發展空間的長遠判斷。當時新能安對上述市場的預判,是這將成為一個萬億規模的市場,兩年後再去重新審視這個市場,您的預測發生了改變嗎?

袁慶豐: 沒有改變,我們對當初的判斷深信不疑,首先這個 市場與國家關於能源轉型的戰略相符,有足夠的想象空間。

三個細分市場又有一些新的發展趨勢。 比如,電動工具從有繩化向無繩化轉變。我們與國內外不少頭部企業做過交流,他們也相信這個大趨勢,這確實給大家的生活帶來了便利。

再看儲能領域,移動儲能是一個新方向,我們也堅信它的價值。 目前國內汽車市場,正在加速由燃油車轉向新能源車,後者的市場滲透率已經超過了50%。如此變化必然會影響我們的電網。電網連線著儲能,我們可以透過調頻來保護電網。

我們認為,這依然是一個萬億規模的市場。具體到細分業務,小動力和低速出行都是剛需,再看中小儲能,與綠色能源大方向一致,這是可持續發展的必經之路。這些業務板塊的蓬勃發展其實才剛剛開始,後面的潛力巨大。

36氪: 電池市場競爭目前處於一個怎樣的態勢?以及頭部梯隊大概能占多少的市場份額?

馮鑄: 競爭的確激烈,為此,我們要尋求一些價值匹配的合作夥伴。有些客戶只關註價格,也有些客戶以安全和質素為先。對我們來說,重要的是戰略取舍,如何為客戶打造差異化價值。

行業生態形成良性迴圈需要時間。我相信最終就是強者越強,頭部企業越來越聚集,便於消費者知道選什麽品牌代表著好產品,或者說更高性價比。

具體到市場份額分布,要看業務線,不同的業務板塊情況各不相同。新能安的目標, 要麽做第一,要麽做唯一。

36氪: 您覺得目前各家企業的技術差異化是否足夠明顯?您如何看待新對手出現帶給我們的競爭壓力?

袁慶豐: 我們的目標是要打造讓客戶可以感知的差異化,幫助客戶獲取更好的發展。這個差異化是否明顯,客戶的選擇其實是很好的答案。很多頭部客戶選擇我們,就已經說明了一切。

就我個人來講,熱烈歡迎新對手的加入。只有充分競爭才能帶來行業更大的進步。新能安不怕競爭,有了競爭才能促進我們更好地進步,促使持續創新,為客戶和終端市場帶來更好的產品,更優的體驗。所以我認為新的玩家進入是件好事。

36氪: 未來一年,您二位認為新能安旗下三個業務板塊,有可能湧現一些什麽樣的新技術?比如在兩輪電動車領域,鈉電池會是一個未來的趨勢嗎?是否會引起兩輪電動車動力電池的產業大變革?

袁慶豐: 電池領域有可能出現新材料、新工藝。比如這幾年熱門的鈉電池。鋰電池領域也有很多新材料,像是負極材料的石墨、矽,還有人嘗試鋰金屬。從形態來講,液態、半固態、全固態,多形態並存。我覺得所有新技術都值得密切關註。

新技術是否成熟,一個比較簡單的判斷方法,就是看在市場上是否具備可獲得性。如果是,則說明這項技術是的確趨向成熟,或者已經成熟。反之,則證明其並未成熟。

JP系列圓柱電池

馮鑄: 若幹年前,寧德時代釋出了納電,新能安也在密切關註這個新產品,鈉電的發展速度與多種因素相關。正如袁博士所言,市場的終端消費者非常聰明、靈敏,市場表現和數據可以說明很多事情。

對於新能安而言,我們也投入了不少精力去研發鈉電產品,眼下會繼續保持高度關註,並在合適的時機切入。當然,至於說鈉電產品何時真正成熟,也與供應鏈等外部因素有關,如果供應鏈沒跟上,會導致成本高企,很難在市場普及。

36氪: 在高功率電池領域,有哪些維度是可以不斷突破的?有哪些方面從短期來看,可能已經遇到了天花板或者說瓶頸?

袁慶豐: 自從新能安Jumbo-Power40系列釋出之後,在業內引起了巨大反響。有許多客戶主動來與我們交流,包括對未來新產品開發方向的探索,我們也收到很多新的需求,給新能安指明了開發方向。