通过价值链确保和维持电池质量的 3 种解决方案
在不断发展的可持续能源解决方案中，高质量电池发挥的关键作用不可低估。随着世界正在经历一场向更清洁、更高效的技术的深刻转变，电池已成为支持电动汽车、可再生能源存储和便携式电子设备广泛采用的关键。然而，从原材料提取到报废处理的整个过程呈现出复杂的挑战和机遇。确保整个复杂价值链中电池的质量和可靠性不仅是企业的当务之急，也是对可持续能源解决方案建立信任的基本承诺。
分析师预计，到2030年，全球需求将增长30%左右，电池价值链将在2020年至2030年间增长10倍。然而，消费者和生产之间的需求差距给锂离子电池生态系统带来了相当大的压力。当今所有电动汽车市场都严重依赖锂离子电池组，这使得向如此庞大的生态系统的转变成为一项非常危险的挑战。
那么如何通过价值链来保证和维护电池的质量呢？
本文深入探讨了在整个价值链中确保和维持电池质量的多方面挑战。随着企业应对全球供应链、制造流程和客户使用模式的复杂性，追求卓越的电池生产成为战略当务之急。这一全面的概述将揭示企业可以采用的关键考虑因素和最佳实践，不仅可以满足严格的质量要求，还可以培育一个有弹性和可持续的电池生态系统。从原材料采购到报废考虑，以下见解为寻求巩固其在这个竞争激烈的市场中地位的企业提供了路线图。
电池制造商和供应商面临的造成价值链波动的关键痛点
脆弱且分散的供应链
“电动汽车电池供应链复杂、多面且脆弱。它由多个阶段组成，其中多个参与者和部分相互依赖。供应链的困难首先是由于分散在世界各地以及集中在少数地区而加剧的。尽管一些汽车制造商和供应商要么参与多个阶段，要么从头开始发展” ，TRIGO Group 创新与战略风险执行副总裁 Augustin Brochot分析道。
事实上，中国仍然是电动汽车和电池组件市场的主要参与者，因为它主导着电池供应链的各个环节，从材料加工到电池和电池组件的制造。在需求不断增长的背景下，它促使投资达到前所未有的水平，并增加了中断的风险。根据国际能源署 (IEA) 的数据，到 2022 年，出口的电动汽车中有 35% 来自中国，而 2021 年这一比例为 25%。
“在需求不断增长的背景下，大多数原始设备制造商和电池制造商计划通过建立自己的电池工厂或建立合资企业来巩固生产，其目标只有一个：能够监督流程的更多部分，以加强对供应的控制链。” TRIGO Group 创新与战略风险执行副总裁 Augustin Brochot分析道。
事实上，最有经验的电池制造商在开始生产和扩大交付规模方面经常会遇到长时间的延迟。而在生产的爬坡阶段，由于机器停机和原材料缺乏，可能会出现比预期更大的产量损失。
电动汽车电池组/库存的分解图
重要的矿物来源
电动汽车电池通常由数百个可充电锂离子电池组成，这些电池连接起来形成电池组。锂离子电池往往是电动汽车最常用的电池，因为它们能够存储高密度能量、成本效率高且成本低。它们通常包括锂、钴、锰、镍和石墨。
电池制造的质量取决于制造电池所需原材料的可用性、提取和加工。未来几年，采矿业预计将放缓，导致供应链和地缘政治危机。例如，由于乌克兰和俄罗斯之间的冲突，镍目前供应有限，因为俄罗斯是世界第三大镍生产国，拥有全球13%的采矿能力。
电动汽车电池的矿物及其他原材料的供应主要在非常有限的地理区域内开采，并且高度集中。对于 18 种关键矿产中的每一种，前三大生产国控制着全球总产量的 73% 至 98%。中国是 18 种矿产中 12 种的最大生产国。澳大利亚、巴西、刚果民主共和国、俄罗斯、南非和越南是其余六个国家中最大的生产国。据行业预测，到2030年，预计40%的锂离子电池需求将来自中国。
支持供应链的技术人员市场高度紧张
由于这些工作的新颖性、所需的资格要求以及电动汽车产量的指数级增长，其中许多职业面临着高压和供不应求。这是这个市场的最大挑战，它正在自我构建。
事实上，一个成功的超级工厂项目需要在工厂的制造运营过程中拥有一支极其有能力和生产力的员工队伍。预计开发人员和工程师等职位的增长速度将比现场工厂的平均职业增长速度快得多。
超级工厂的开业将产生各种新的就业机会，从组装电池的生产工人到他们的主管，再到监督工厂财务运营的经理。与质量控制和应用标准、认证活动、合规流程、测试和检查相关的能力在启动阶段也将高度相关。事实上，高技能的技术人员是价值链每一步的基础：
· 在预生产阶段：满足质量标准和合规性并获得所需的质量认证。
· 量产阶段：在制造过程中，合格的员工是确保电池生产质量和提高效率的关键，以满足对产品、工艺和环境的高要求。需要工程师、技术人员和维护人员来支持大规模生产和安全流程。它还将影响当地劳动力需求，提高他们的能力要求。
· 与主机厂、经销商和维修店的售后：满足现场快速诊断、故障模式分析和简单维修。技术人员必须能够识别已发射车辆的问题。为了对经销商和维修店进行变革，从事电动汽车（尤其是电池）工作的授权人员需要能够进行高压和侵入式电池诊断；这也与飞行医生有关。
熟练劳动力的存在，尤其是在国内，不仅可以满足当前的生产需求，而且可以使超级工厂在面对行业挑战和进步时保持持续成功和弹性
通过价值链确保和维持电池质量的 3 种解决方案
为了应对这些新出现的问题并建立健全的价值链，可以采取一些关键措施：
第三方服务提供商的专业知识和技术来应对当前的价值链挑战
依靠第三方服务提供商的专业知识是解决该行业当今面临的人员短缺以及全球供应链的波动和分散问题的有效方法。
因此，像特高这样的公司会从两个层面进行干预：
通过对 OEM 和 1 级和 2 级员工进行培训和提升技能： 特高通过加强与电池质量管理以及相关标准和立法相关的技能和能力，提供质量、卓越运营和 ESG 方面的初始和持续技能提升。凭借其专业知识，还可以实施出厂测试和产品验证。 特高还提供基于标准和特定模块的定制培训。
通过在现场提供合格的员工，服务提供商能够应对供应链的波动和分散。凭借其常驻工程师服务，特高就像汽车行业的润滑剂一样，避免了各个层面的瓶颈。事实上，我们以预防性和反应性模式为整个价值链中的所有利益相关者提供建议、审核和培训，从电池制造商到电动汽车制造商和电池模块制造商。
在预防模式下，特高为电池利益相关者提供广泛的咨询和审核服务，例如适应汽车行业特殊性的培训。在反应模式下，通过专门的辅导提供一些供应商发展。
特高的优势在于能够在预生产阶段、批量生产阶段甚至售后阶段与 OEM、经销商和维修店结合客户当前面临的情况，派遣合格的员工进行干预。
2. 在制造过程中投资严格的质量控制措施
高品质电池的基础始于优先考虑精度和一致性的制造工艺。在生产的每个阶段实施严格的质量控制措施至关重要。这包括对原材料的严格测试、对制造过程的彻底监控以及对最终产品的全面检查。
机器学习和人工智能等先进技术可用于实时分析大量数据，识别并纠正任何与质量标准的偏差。此外，投资自动化可以最大限度地减少人为错误，并确保每个电池满足指定的性能和安全标准。
3.优化电池生命周期管理
通过促进负责任的资源利用，优化电池生命周期管理与可持续发展目标保持一致。电池含有有价值的材料，包括锂、钴和镍等金属。优化电池生命周期管理涉及实施适当的回收和处置实践，减少电池技术的环境足迹。这有助于循环经济的发展，有效利用资源并最大限度地减少浪费。
虽然报废电池管理尚未广泛部署，但管理和确保高质量电池管理的解决方案是在电池实验室进行分析和诊断。在 特高，电池诊所提供电池测试、诊断和分析。该服务可以分析和修复可疑电池，无论其位于电池制造商还是在我们的站点中托管。
使用案例：增强纯电动汽车的电池组生产和可追溯性
作为 2023 年与一家领先的法国 OEM 合作的一部分，特高在该 OEM 位于法国的工厂之一贡献了其在电池质量管理方面的专业知识。
特高的任务是验证电池组是否投入使用，同时等待安装末端工作台（功能测试和电池组功率测试）。 特高改编的功能老化程序已提供给工作台开发人员。生产线末端工作台尚未在自动化测试中适用于所有类型的电池，这些电池仍由特高员工手动验证。
特高提供技术支持，通过诊断请求或开发工具分析内部功能。根据检测到的故障，可以快速修复电池组。
为此，我们指派了高压 (HV) 电工来监督电池组生产车间的任务。他们在高压系统方面的专业知识对于维持整个生产过程的安全和质量标准至关重要。
特高采取了哪些行动？
特高实施了一项纠正计划，分以下几个步骤进行拒绝：
1. 自动化组装电池组
我们跟踪了汽车工厂自动化生产线的活动，以提高高质量电池组的性能。
2. 追溯措施
我们实施双重追溯检查，以确保透明度和问责制。首先，在电池组产品本身上引入直接追溯系统。其次，通过在OEM系统中集成可追溯措施，创建从组装到最终使用的全面跟踪机制。
3. 文档准备
我们为每个电池组制定了详细的文档，提供有关电池模块的全面信息。该文档将作为质量控制、维护和客户支持的参考，有助于提高产品的整体可靠性。
4. 下线测试（EOL）
我们支持稳健的 EOL 测试流程，在装配线末端设有两个独立的测试台。至于发布流程，我们仅批准通过所有 EOL 测试的电池组，确保每个单元都符合功率、功能和安全的最高标准。
这次任务的成果和主要成果是什么？
· 生产线安装和启动期间的生产
· 增强可追溯性以改善质量控制
· 全面的文档可提供更好的维护和支持
· 严格的生产线末端测试确保每个电池组的可靠性
