对电池安全心存敬畏。
为了规避潜在的安全风险,新能安曾经拒绝了一个价值上亿的项目。
在这个项目里,新能安察觉到一个潜在的安全风险,与客户多次交流后,由于不同的理念与背景,合作最终未能继续推进。
推掉金额过亿的生意,自然不是一件容易的事。但权衡再三,新能安认为,这是值得的。
在新能安首席技术官袁庆丰博士看来,市场会导向更安全可靠的产品,经过时间的检验,消费者总会愿意为安全、耐用的产品买单。
新能安首席技术官袁庆丰博士
这是新能安秉持长期主义的原则,作出的战略取舍——产品要做到极致安全,一切皆以此为前提。
为了实现极致安全,除了拒绝巨额的利润诱惑,新能安还制定了高于国标的企业标准,自主进行六大场景的测试,具备超过200+项测试能力,包括烈火炙烤、单体电芯热失控、电芯异物刺穿、电池碰撞和挤压、跌落与冲击、电池涉水,严格检测每一块电池的安全性能。
在此背后,是不为人知的坚持与投入。要追求极致安全,势必需要投入更多时间、财力研发,同时也需要采用更昂贵的材料与制造工艺。
好在,新能安一直在寻求技术层面的创新,既可以坚守安全,也能平衡成本压力。
这是新能安宽广的护城河,也是其追求极致安全的底气,以及向客户承诺20年超长质保的信心来源。
“我理解的长期主义,是打造百年企业。”
以下为新能安测试验证及安全可靠性副总裁冯铸博士、新能安首席技术官袁庆丰博士与36氪的对话节选,在不影响原意的前提下,有删改。
新能安测试验证及安全可靠性副总裁冯铸博士
技术,是新能安的护城河
36氪:前不久新能安发布了Jumbo-Power系列新产品,其中一个优势是可以40A高功率持续放电长达6分钟,以此来大幅提升产品的使用体验,请问要达到这样的水平,需要克服哪些难点?
袁庆丰:电池在使用过程中会释放能量,引起温度升高,进而触发温度保护机制。而新能安的产品在相同电流强度下,温度升高得比较小,能够避免触发温度保护。所以,使用新能安的产品不会出现电流“走走停停”的状况。这是Jumbo-Power系列能够保持在40A高功率下持续放电长达6分钟背后的原因。
为什么我们能够做到避免触发温度保护?因为在材料选取、结构以及系统设计环节,我们能把电池阻抗尽量做小,并且保证能量不损失,可以支持大电流使用。这是新能安的一个差异化优势。
36氪:在提升性能同时,广大用户也非常关注电池的循环使用寿命。从技术层面来讲,新能安从哪些维度和环节最大限度地延长了电池的使用寿命?技术优势在哪里?
袁庆丰:通常情况下,循环衰减是因为活性锂源损失,比如从正极出来的活性锂损失;还有一种可能是整体活性材料的损失,虽然锂还在,但是材料失活,导致锂离子无法从中脱嵌,这两种情况都会导致电池寿命缩短。
那就要搞清楚有哪些因素会加速活性锂的损失?温度是一个原因,而新能安的产品自设计起,就有意控制让“温升”比较低。
当然,延长电池寿命是一个系统化工程,比如正极与电解液之间的匹配。对此,我们还使用了一些新型的功能添加剂,使得材料表面的保护膜更加稳定。
36氪:我们都知道过放是储能电池的安全隐患之一,它会导致一些电解液分解出有害物质,存在易燃易爆风险。为了规避风险,新能安有哪些解决方案?
袁庆丰:我们内部做过很多实验,结果表明,如果电池发生过放,通常会产生还原性气体。举例来说,常见的还原性气体有氢气、一氧化碳,有时也会伴随着少量的氧化性气体,比如二氧化碳,甚至还会出现烷烃,像甲烷或者乙烷,要完全解决这些问题,还是要深入理解现象背后的原因。
以氧化性气体举例,通常情况下,产生氧化性气体有三个原因。第一是电解液,电解液在高电压下发生分解反应,继而产生二氧化碳气体;第二可能是电解液和电池材料本身发生氧化还原反应,因为材料本身的氧化性很强,在电压、温度升高的环境下,就有可能发生上述反应;第三是材料本身也会发生一些分解反应,可能会产生氧化性气体。
弄清原因后,问题便迎刃而解。防止电压过高,可以做限压保护。担心材料结构不稳定,可以通过掺杂或包覆来提高稳定性。有时候结构不稳定,可能是因为材料跟电解液反应,所以还可以优化电解液的配方,甚至对活性材料的表面做出处理,来改善或者抑制副反应的发生,从而降低氧化性气体产生的概率。
36氪:要做到产品极致安全,势必要有巨大投入,经历多项测试,这意味着极大的成本。新能安旗下有三大业务板块,请问是否有一些技术可以通用,以此实现降本?
冯铸:有些客户要求新能安的电池或电芯要进行滥用测试。比如针刺测试,这需要电芯经过不同直径的钉子,从正面穿到背面,且穿透时要保持一定的速度,同时还不能出现着火和爆炸。
基于这种要求,我们开发了名为“STS”的技术,目前已经迭代到第三代、第四代。这个技术可以很好地让电芯即使经历了针刺测试,仍能不冒烟、不起火,且温升较低。
随着多代技术的不断迭代,这项技术的优势得以保留,可以复用在不同的产品线上。
去年,新能安跟一些上游供应商合作,他们提供了一种材料,起初问题较多,我们帮对方分析原因,弄清楚表象背后的机理,对方根据我们的反馈,进行了改进和优化,大大改善了材料的性能。当材料再次用于新能安的产品中时,这既增强了产品竞争力,同时也实现了降本。
这也是一个很好的例子,通过技术创新来实现降本,也相互成就了新能安与供应商。
降本是一个体系化工程。比如原材料,也就是BOM降本,还有制造降本。另外,将产品设计得易于维护、保养,尽力去延长产品的使用寿命,这也是降本。
总结来说,具体到技术创新的维度,会有显著降本效果。
Jumbo-Power系列产品
极致安全是怎样炼成的?
36氪:为了确保电池可以安全运行,新能安自主进行了一些极限场景的测试,包括烈火炙烤、单体电芯热失控、电芯异物刺穿、电池碰撞和挤压、跌落与冲击、电池涉水这六大场景。要通过这6种场景的极限测试,电池需要具备哪些要素?有哪些底层逻辑和思考?
冯铸:其实,像烈火炙烤这种热失控测试,属于常规安全要求。对新能安来讲,要满足极限测试才能出厂,尽管极端状况是小概率事件。
在新能安内部,测试标准是各种测试的叠加和组合,比如冲击实验是一个标准实验,完成该实验后,我们会再继续泡水实验。这样做的目的在于,通过这两项测试的产品,能够确保它在经历全生命周期的冲击后,即可能受到机械损伤之后,仍然能够经受住泡水的考验。
探秘Ampace新能安测试验证实验室
为了保证产品的安全可靠,新能安的标准高于国家颁布的安全标准。一件产品在出厂前,通常要经历10 项严格的极限测试。
我们制定的测试标准,除了满足基本要求,还会考虑实际应用场景中的一些严苛工况。这样才能确保产品在整个生命周期内,满足全工况要求。
底层逻辑就是满足头部客户的实际使用需求。他们对产品的质量、安全、可靠性追求更高,这也与新能安的产品价值观一致,也是新能安产品设计的出发点。
众所周知,汽车行业的测试标准异常严苛。所以,新能安的大部分测试标准是以汽车行业为基准加以变化。
36氪:我们观察到,经常会有两轮电动车着火的新闻,并且这些电动车着火时,其实并非因为碰撞,或高空坠落,很多时候就是静置状态下的突发着火。您觉得这类电动车着火的原因可能是什么?
袁庆丰:着火是一件让人心痛的事情。从技术角度来看,其本质是能量的释放。可以理解为,化学能以一种不可控的方式释放出来,从而引发了安全事故。
电池包静止状态下的起火现象,根源不是外因,而在内因。
它通常是内部构成了回路。正常情况下,内部是断路的,问题出现一定是内部的回路导通,也就是形成了内短路。
这也是新能安一直强调产品的全生命周期安全的原因。上述情况在产品出厂时不存在,这是因为设计缺陷或者品控问题,才会导致产品使用一段时间后,出现上述短路。
我们一定要对电池的安全心存敬畏,它是一个能量源,如果不能够好好管理,要付出巨大代价。
新能安制定了比行业标准更严格的企业标准,目的就是要保证产品在全生命周期和全场景工况下的安全,这不仅关乎消费者的财产、生命安全,也是一种社会责任,更是新能安每一个做产品的研发人的使命。
36氪:您反复提到几个词,比如极致安全、全生命周期,这也是新能安一以贯之的长期主义精神。如何理解你们的“长期主义”?
袁庆丰:新能安的长期主义就是要做百年企业。具体理解,就是产品要真正在全生命周期让用户放心使用。比如新能安的大部分产品,质保期都超过了20年。
与竞争对手相比,我们的优势在于坚守底线——安全可靠,这也是能源企业的长期主义。
有一个小故事说明了这点。曾经有家客户,和我们的合作项目涉及金额大概数千万甚至上亿,但经谨慎评估后,我们发现了其中的风险,最后管理层决定放弃了合作。这并非新能安没有能力承接,而是综合考量后,以安全因素为先而做的取舍。
从这个层面,新能安为消费者提前规避了应用端的风险,这是我们对产品、对消费者负责的表现。这确实需要公司保持长期的战略定力。
换句话说,我们对消费者也保有了足够的敬畏之心,一定要做出好东西,能够经得起时间的检验。
36氪:要保持产品在全生命周期安全运行,这是一件难事,尤其新能安提出20年质保,您觉得能做到这点,都考验了新能安的哪些能力?
袁庆丰:承诺产品质保10 年、15年,甚至 20年,这种底气一方面源自平时的技术积累,另一方面则是踏实做事的态度。当然,这背后还有多年积累的方法论。
新能安经手过很多国际大项目,基于这些经验沉淀,能够让我们向客户承诺时,更有底气、信心。我们不会牺牲安全来抢占市场。新能安做的是充满能量的产品,如果管理不好便会发生危险。
我们能做的只是借助技术创新来降本,通过设计、业务模式以及结构的创新,甚至联合上下游合作伙伴共同在系统上实现创新降本,以此增强竞争力。
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只有充分竞争,行业才能良性发展
36氪:新能安最初成立时,其实是基于两家母公司对小动力低速出行、中小储能市场,以及高功率产品的市场,未来发展空间的长远判断。当时新能安对上述市场的预判,是这将成为一个万亿规模的市场,两年后再去重新审视这个市场,您的预测发生了改变吗?
袁庆丰:没有改变,我们对当初的判断深信不疑,首先这个市场与国家关于能源转型的战略相符,有足够的想象空间。
三个细分市场又有一些新的发展趋势。比如,电动工具从有绳化向无绳化转变。我们与国内外不少头部企业做过交流,他们也相信这个大趋势,这确实给大家的生活带来了便利。
再看储能领域,移动储能是一个新方向,我们也坚信它的价值。目前国内汽车市场,正在加速由燃油车转向新能源车,后者的市场渗透率已经超过了50%。如此变化必然会影响我们的电网。电网连接着储能,我们可以通过调频来保护电网。
我们认为,这依然是一个万亿规模的市场。具体到细分业务,小动力和低速出行都是刚需,再看中小储能,与绿色能源大方向一致,这是可持续发展的必经之路。这些业务板块的蓬勃发展其实才刚刚开始,后面的潜力巨大。
36氪:电池市场竞争目前处于一个怎样的态势?以及头部梯队大概能占多少的市场份额?
冯铸:竞争的确激烈,为此,我们要寻求一些价值匹配的合作伙伴。有些客户只关注价格,也有些客户以安全和质量为先。对我们来说,重要的是战略取舍,如何为客户打造差异化价值。
行业生态形成良性循环需要时间。我相信最终就是强者越强,头部企业越来越聚集,便于消费者知道选什么品牌代表着好产品,或者说更高性价比。
具体到市场份额分布,要看业务线,不同的业务板块情况各不相同。新能安的目标,要么做第一,要么做唯一。
36氪:您觉得目前各家企业的技术差异化是否足够明显?您如何看待新对手出现带给我们的竞争压力?
袁庆丰:我们的目标是要打造让客户可以感知的差异化,帮助客户获取更好的发展。这个差异化是否明显,客户的选择其实是很好的答案。很多头部客户选择我们,就已经说明了一切。
就我个人来讲,热烈欢迎新对手的加入。只有充分竞争才能带来行业更大的进步。新能安不怕竞争,有了竞争才能促进我们更好地进步,促使持续创新,为客户和终端市场带来更好的产品,更优的体验。所以我认为新的玩家进入是件好事。
36氪:未来一年,您二位认为新能安旗下三个业务板块,有可能涌现一些什么样的新技术?比如在两轮电动车领域,钠电池会是一个未来的趋势吗?是否会引起两轮电动车动力电池的产业大变革?
袁庆丰:电池领域有可能出现新材料、新工艺。比如这几年热门的钠电池。锂电池领域也有很多新材料,像是负极材料的石墨、硅,还有人尝试锂金属。从形态来讲,液态、半固态、全固态,多形态并存。我觉得所有新技术都值得密切关注。
新技术是否成熟,一个比较简单的判断方法,就是看在市场上是否具备可获得性。如果是,则说明这项技术是的确趋向成熟,或者已经成熟。反之,则证明其并未成熟。
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冯铸:若干年前,宁德时代发布了纳电,新能安也在密切关注这个新产品,钠电的发展速度与多种因素相关。正如袁博士所言,市场的终端消费者非常聪明、灵敏,市场表现和数据可以说明很多事情。
对于新能安而言,我们也投入了不少精力去研发钠电产品,眼下会继续保持高度关注,并在合适的时机切入。当然,至于说钠电产品何时真正成熟,也与供应链等外部因素有关,如果供应链没跟上,会导致成本高企,很难在市场普及。
36氪:在高功率电池领域,有哪些维度是可以不断突破的?有哪些方面从短期来看,可能已经遇到了天花板或者说瓶颈?
袁庆丰:自从新能安Jumbo-Power40系列发布之后,在业内引起了巨大反响。有许多客户主动来与我们交流,包括对未来新产品开发方向的探索,我们也收到很多新的需求,给新能安指明了开发方向。
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