电池制造技术降本策略！
01
电池制造的成本趋势
麻省理工学院的研究人员针对过去三十多年锂电池的发展历程进行了研究。研究人员发现，自1991年首次商用以来，这些电池的成本下降了97%。这一改善速度比许多分析师宣称的要快得多，可与太阳能光伏板的成本下降相媲美。
研究人员从收集的数据中获取了25个追踪锂离子电池价格随时间变化的数据系列，得到了图1。橙色和蓝色虚线分别表示由代表性数据系列拟合出的所有类型电池和圆柱形电池价格随时间变化的曲线，把这些数据系列分别进行拟合后，发现圆柱形电池的成本年均下降率从4.8%到23%不等，而所有类型电池的成本年均下降率在11%-23%不等。
图1锂离子电池价格
借助锂电池关键核心材料和制造工艺的不断优化，锂离子电池性价比也在新材料、新技术和先进规模制造技术的共同推动下不断提高。以中国电动车动力电池系统价格为例，2009年锂电池单体的价格为3.4元/Wh，当时电动汽车的动力电池成本总价在40万元以上，这在当时无疑为汽车电动化应用构筑了很高的壁垒。然而令人惊喜的是在随后近10年间，锂离子动力电池的成本以平均15%的幅度逐年下降，到2020年价格已经下降到了0.58元/Wh，降幅高达83%（如图2所示）。价格的大幅下降也从另一发方面反映出锂电池技术所取得的巨大进步。
图2锂电池价格趋势
随着电池产业产能的需求发展和电池技术进步，应用现代大规模产业制造方法，电池成本还会有较大的下降空间。
02
电池制造降本策略
1. 电池制造降本的基本方法
电池作为一种通用目的产品，在未来国民经济的作用越来越重要，成为电动产品的依赖和制造能源系统不可或缺的重要组成部分。对于通用目的产品的制造必须从大规制造的基础要求出发，基于产品构成原理，考虑材料、设计、结构、安全、性能，以及制造的标准、装备、质量、效率、成本等方面，全面实施智能化管控措施。对于电池产品而言，要保证降本不降低质量、降本不牺牲安全性。降本的主要措施包括：提质降本、标准化降本、提效率降本和制造循环降本。
2. 提质降本
目前先进电池制造业比较好的制造合格率只有90-94%，有的更差，离发达国家先进制造产业98%的合格率还有较大的提升空间，按照目前先进电池的制造成本构成，对于年产1GWh电池生产线，合格每提升1%，考虑材料损失和隐含的维护成本损失，将有500-1000万的利润增加。假设电池售价为0.8元/Wh，这样提升1%的合格率，企业利润率将增加约6.25-12.5%,更何况这里总体有4-5%的质量提升空间呢！
提升产品质量即提升制造合格率，减少不合格浪费。降低隐含缺陷，减少服务费用等；提质降本的方法可以采用现代大规模制造质量管理技术，尤其是智能制造质量优化，数据闭环提升技术。
3. 标准化降本
标准化是现代大规模制造业发展最基础和最有效的手段，其基本思想是指“为了在既定范围内获得最佳秩序，促进共同效益，对现实问题或潜在问题确立共同使用和重复使用的条款以及编制、发布和应用文件的活动”。标准化是经济活动和社会发展的一个技术支撑，在保障产品质量安全、促进产业转型升级和经济提质增效、服务外交外贸等方面起着越来越重要的作用。标准化对于制造业的基本手段是：简单化、统一化、通用化、系列化、组合化。
标准化可以大幅度提升单品种的制造规模，按照美国西奥多-莱特教授关于制造业生产成本跟随制造规模变化的定律:制造业产品的规模每提升1倍，制造成本将下降15-18%。据此，按照中国电池产业近年50-70%的复合增长率，不考虑价格波动的因素，中国电池产业平均每年的下降幅度将达到7-10%。
在研究生产成本时，发现飞机生产数量每累计增加一倍，制造商就会实现成本按百分比持续下降，比如生产第2000架飞机的成本比生产第1000架飞机的成本低15%，生产第4000架飞机的成本，比生产第2000架飞机的成本低15%。
利用以上的标准化的方法和成本变化规律，可以减少尺寸规格，增加单品种规模数量，实现供给降本，电池制造及装备的标准统一以后，对于电池企业而言，便于规模化生产，制造装备也可以实现标准化，有利于生产线种类的减少，有利于研发和制造成本的降低。电池制造及装备的标准化，对电池制造装备的开发、设计、制造有着决定性影响，电池生产企业会依据电池制造标准对生产线进行标准化布局，可进行标准化、规模化生产，降低了电池装备企业的研发成本，缩短了装备的开发周期，提高了电池制造装备的生产效率。电池制造及装备的标准化，新能源汽车企业在研发新产品时，可依据电池制造及装备选择固定的模块来设计产品的电池系统，有利于新产品的开发，缩短开发周期，同时不同产品也可选择相同的制造标准工艺，有利于电池的互换性，降低企业的研发成本和生产成本。
4. 提效降本
提效降本的基本原理是：制造效率的提升，单位产能的摊销成本降低。对于电池材料，电芯，电池包制造而言都是如此。比如针对涂布机，卷绕机，叠片机，组装线等制造工序，效率提升50%，一般设备成本增加为30%左右，同时会降低电池厂占地面积，从而降低辅助空调、环境湿度、人员管控的成本。对目前电池制造的主要工序而言，随着产能的增加，电池制造效率从单机，分段到整线都有较大的制造效率提升空间。这是产业需求发展给电池产业带来的红利。
5. 制造循环降本
电池制造循环降本的基本原理是回收电池的中材料元素的丰度要比开采含有电池活性元素矿的丰度要大很多，因而回收电池提取活性材料的成本要比开采矿获取材料要便宜。从电池全生命周期发展看，假设电池材料成本每瓦时0.6元/Wh长期维持不变，电池的终极成本如下表：
以上表格计算说明，在考虑材料基本回收的前提下，未来电池成本不会大于0.23元/Wh，同时，未来每Wh的材料成本，制造费用，回收制造成本，完全回收都会有下降空间。这是制造能源时代电池给我们带来的巨大价值，也是电池产业能够成为制造能源时代通用目的产品的重要特征。
产业回收降本循环的案例：美国、日本汽车制造业，废钢回收之后直接炼钢可节约能源60％，减少废物排放80%；在通过清除和处理折旧废钢和垃圾废钢改善环境的同时，更重要的是节约了原材料，在炼钢时，每用1吨废钢可节省约1.7吨铁矿石，0.68吨焦炭和0.28吨石灰石。对于锂电产业，我们应该从材料设计，电池设计，制造工艺，电池使用，电池规格标准化，电池使用管理制度等方面，考虑电池回收的成本和效率，就可能真正实现电池生命周期的经济循环。
