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“极限制造”点亮“灯塔工厂”（主题）

工人日报-中工网记者 陈曦

【资料图】

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受益于新能源汽车产销两旺的良好态势，动力电池市场需求“水涨船高”。为了应对日益复杂的制造工艺和满足高质量的产品需求，宁德时代提出了“极限制造”理念，在不断突破电池性能极限的同时，积极拥抱智能制造。

走进宁德时代新能源科技股份有限公司湖东工厂涂布车间，繁忙的产线上，搅拌均匀的浆料正以每分钟80米的速度被均匀涂覆在6微米薄如蝉翼的铜箔上。涂布是锂电池生产的核心工序，完成这项操作的，正是该企业自主研发的全球第一台6微米涂布机。

这是宁德时代“极限制造”落地生根的一个生动注脚。作为新能源汽车的“心脏”，动力电池的重要性不言而喻。成立11年来，以智能制造技术为依托，凭借“毫厘必争”的迭代创新和“点滴必较”的质量把控，宁德时代已连续5年蝉联全球动力电池销量冠军，全球每三辆电动车中就有一辆装载其生产的电池，旗下宁德工厂更是被世界经济论坛评选为电池行业首家“灯塔工厂”。

1微米的战役

长久以来，“续航里程”一直是制约电动车发展的最大痛点，宁德时代决定啃下这块“硬骨头”。

过去10年，研发团队持续开展高性能电池技术开发、不断探索化学材料升级，将续航里程从不到200公里提升到超过700公里。

在宁德时代动力电池工程师王升威看来，研发团队还可以在电池包空间利用率上“做文章”：“普通电池包由模组构成，每个模组包含约10个电芯。如果取消模组结构，直接把电芯集成到电池包，同样的空间就可以容纳更多电芯，能量密度能够再提升20%。”

然而，结构的重塑对电芯一致性要求极高。从生产环节看，承载着电芯正负极材料的糊状浆料在自动负压罐中充分混合搅拌后，经涂布工序被均匀涂到铜箔上形成极片，再由高速卷绕机将极片与绝缘膜卷绕在一起形成电芯，其厚度达60毫米。在电池内，每排电芯的数量约20～30个，经测算，只有将平均厚度偏差控制在0.1毫米之内，才能实现直接组装。每个电芯内部有超过100层极片，每层之间允许的厚度差仅有1微米。

王升威团队经过反复测验发现，控制电芯一致性的“通关秘籍”在于浆料：浆料必须流动性能好、黏度稳定、不易发生固体沉降。

他和团队耗时一年反复尝试，最终得到了理想的配方：石墨、黏合剂、导电剂和水的特定比例混合。由此，电池的能量密度提高到220Wh/kg以上，电动汽车的续航里程提升至1000公里以上。

“近十年，动力电池能量密度的增长带来续航里程6～7倍的提升。”宁德时代董事长曾毓群说。

值得一提的是，今年6月，企业发布新产品“麒麟电池”，该电池系统集成度创全球新高，体积利用率突破72%，能量密度可达255Wh/kg，整车续航里程可达1000公里。

“智变”引“质变”

近年来，受益于新能源汽车产销两旺的良好态势，动力电池市场需求“水涨船高”。为了应对日益复杂的制造工艺和满足高质量的产品需求，宁德时代提出了“极限制造”理念，即在不断突破电池性能极限的同时，积极拥抱智能制造，打破速度、良品率、劳动生产率和能耗领域的4大“极限”。

“涂布曾经是电芯生产过程中品质管控最难、人工操作最复杂的工艺流程，如今只需一台平板电脑就可以进行实时精准控制。”宁德时代湖东工厂智能工厂负责人冯安民向记者介绍，中央智慧工艺感知控制系统将车间内所有与涂布机相关的设备连接在一起，依托5G技术高带宽、低时延的特性，涂布过程实现了8K高清视频采集，产品一致性大幅提升。

“我们运用人工智能、数字孪生、边缘计算等7大智能制造技术，建立了‘极限制造’体系架构，打造了多平台、多系统深度交互的工业化和信息化深度融合的生态。”冯安民说。

在“极限制造”的加持下，湖东工厂变得越来越“聪明”：增强现实专家系统仿若“千里眼”，技术人员佩戴AR/VR眼镜“身临”生产现场；200多台自动导引运输车“闲庭信步”，有序完成电芯上线、物料循环配送等任务；超高速运动全量视频流AI质量检测“严阵以待”，无延迟采集传输并反馈结果，有效识别微小缺陷……

世界经济论坛在认定宁德工厂为“灯塔工厂”的评语中这样说：宁德时代三年内实现了在生产每个电芯耗时1.7秒的速度下仅有十亿分之一的缺陷率，同时将劳动生产率提高了75%，将每年的能源消耗降低了10%。

纪录正不断被刷新。眼下，企业“四川时代”生产基地通过进一步应用工业物联网、柔性自动化等技术，实现生产线速度17%的提升，于今年10月再度获评“灯塔工厂”。

科技创新步履不停

“随着动力电池迈向TWh（太瓦时）时代，唯有创新可以赢万变。”在曾毓群看来，技术创新能力是宁德时代的核心竞争力，也为企业赢来了客户的广泛认可。

除了破解锂电池的续航痛点，曾毓群表示，针对电池的低温痛点，宁德时代优化了热管理系统，兼顾到加热过程中的无损、安全和高效；针对安全痛点，实现了无热扩散的最高安全要求；在结构创新方面，研发团队突破了单一材料体系性能边界，提出并实现了在单个电池包中布置AB两种不同电芯的设计方案，形成优势互补。

值得一提的是，宁德时代已经构建了以5G为基础的工业互联网架构，通过5G技术与“极限制造”碰撞融合，探索出了22个具有高价值的业务场景，目前已落地9种5G融合应用，朝着5G工厂的目标加速迈进。

强大创新能力的背后，是一支“硬核”的人才队伍。记者了解到，宁德时代在宁德、江苏溧阳、上海、厦门以及德国慕尼黑设立了五大研发中心，研发人员超过1.4万人，其中21C创新实验室已成为全球能源存储转化前沿技术的研发高地。企业还拥有电化学储能技术国家工程研究中心、福建省锂离子电池企业重点实验室、中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认证的测试验证中心，设立了“博士后科研工作站”“福建省院士专家工作站”等。

数据显示，2022年前三季度，宁德时代研发投入达106亿元，同比增长130%。拥有及正在申请的国内外专利合计14040项，主导或参与制修订超过80项国内外标准。

如今，宁德时代已拥有世界最全面的电池技术路线布局，以及从技术到产品再到商品的最快转化链条。展望未来，曾毓群说：“新能源的大时代已经到来，我们将以持续领先的产品和服务，支撑引领产业高质量发展，为实现‘双碳’目标和全球电动化贡献更多智慧和力量。”