这家深圳电池厂，掌握百万外卖骑手每天都用的核心科技丨聪明的工厂
编者按：
2022年的全球经济风云变幻，但无论时代风口如何变化，实体产业永远是绕不开的话题。工厂又是实体经济非常重要的一环，且出现了很大的变量。
所以基于此， 36氪与ITES深圳工业展共同打造了「聪明的工厂」这个专栏，期待通过与真实工厂的实地探访、与企业内部的真诚交流，还原并发掘现阶段中国智造产业链集群的“聪明之处”。它可能是用“聪明技术”高效运转，也可能是通过“聪明方法”灵活调配，还可能是制造业中转型的舵手们，那些最前沿的“聪明脑袋”。
在数个不同产业集群中，制造的力量是什么？我们期待能尝试跟踪自动化的进展，并从中找到共性。以下为我们的专栏第五期——海雷新能源。
文｜周有辉
编辑｜彭孝秋
深圳，作为锂电池产业之都，财富聚集程度已经不输当年诞生出华为、传音的3C电子行业。
除了比亚迪，深圳锂电产业上游已有欣旺达、德方纳米、贝特瑞、新宙邦等一众上市公司。据官方数据统计，深圳2020年锂电年产值接近4000亿元，而去年国内锂电全行业的总产值刚刚突破了6000亿元。
即便考虑到两个数据的统计口径略有不同，深圳一城所占中国锂电总产值的比例也已相当瞩目。
产值庞大，意味着丰富的行业生态足以哺育出满足市场不同需求的中小企业。
36氪近期探访了一家电池制造工厂——海雷新能源，后者瞄准了两轮车换电市场这一门“不起眼”的生意，为中国铁塔、51换电等下游客户提供换电柜和锂电池。
在海雷身上，有着十足的深圳制造烙印。
其在电池产业链中处于最后的PACK段，即通过外购电芯、自行组装成面向不同产品的电池。2012年从数码产品的小电池做起，到2014年提供平衡车的小动力电池，再到2016年为共享单车做电子锁电源，乃至如今的换电业务和储能业务两条腿走路，海雷都在敏锐地捕捉市场变化。
一、如何抓住换电市场？
换电市场的形成和这几年外卖骑手数量的快速增长密不可分。
去年，外卖骑手就约有1300万名，接近全国人口的1%。这意味着，每100个中国人中，就有1个是送外卖的。
外卖骑手的用电习惯——换电时间短更方便跑单、一天要换多次电池（约3次以上），催生出了下游庞大的换电产业。据EVTank统计，2021年中国两轮车换电市场规模预计为336亿元，早在2020年，外卖领域的换电渗透率就达到了25%。
图：2020年—2025年中国两轮车不同客户群体换电服务渗透率预测
因此，换电行业的繁荣反过来养活了像海雷新能源这样的上游工厂。
2019年，中国铁塔设立了子公司铁塔能源，基于通信基站的优势入局换电站业务，彼时正是外卖市场突飞猛进的节点。
仅用两年时间，中国铁塔的换电业务就覆盖了280个城市，换电网点达4.4万，业务营收达到了12.43亿元。海雷也多次在其竞标中胜出，除了中国铁塔，还接连拿下51换电、哈啰换电等大客户的订单。
究其在一众头部动力电池厂商胜出的原因，可分为两点，一是懂得市场需求，二是基于需求去灵活改变生产端的制造。
海雷新能源副总经理胡官民告诉36氪，换电用的电池必须耐冲击性强、寿命足够长。
这是因为，在租用场景下，外卖骑手通常不会爱护换电电池，“摔在地上、碰撞到其他硬物这些外界物理破坏是很常见的，因为不是自己的私有物品。”所以，海雷在生产制造时就装配了更加坚固的外壳来保护电池。
其次是换电电池要承受频繁的瞬时大电流冲击。
举个例子，外卖骑手在骑两轮车时，经常要在短时间内加减速。特别为了赶订单而加速、踩油门上陡坡等等，而不会像汽车那样平稳（汽车更平稳的另一部分原因是汽车动力电池容量更大）。
反映到电池上，就是每踩满一次油门，电池的放电倍率都很容易触达极限值，显然会极大影响电池寿命。
基于此，海雷在电池外部设计了一块保护板，可以实时检测电池的放电量，使其保持在不伤性能的数值之下。同时，海雷还通过自研BMS系统，综合考虑换电柜和上述的外卖场景，来设计电源管理系统让电池寿命更长。
“不少为汽车做电池的大厂来做两轮车电池，发现会有很多障碍，电池反而不好用，原因就是看不到需求所在而导致的设计盲区。“胡官民表示。
对下游使用场景需求的洞察，要结合生产端的配合才能最终实现在产品上。
具体到生产端，海雷选择了磷酸铁锂软包电池的方案。软包电池的特点是充放电倍率足够高、能量密度也表现不俗，但生产效率和标准化程度相比圆柱和方形低得多。并且根据面向的市场不同，经常需要改变最终的产品形态。海雷工厂则很好地平衡了灵活性和生产效率。
圆柱、软包和方形电池优缺点比较
2020年，海雷在换电业务扩大后，正式在深圳坪山区设立了新工厂，并在建立之初，就设计了第一段检验工序的自动化。直到去年，海雷的自动化分选设备投入使用。而在后段的焊接工序，海雷也引入了全自动激光点焊机。
（图：自动化分选机）
“未来在焊接之前的工序，我们都会考虑全面的自动化。”胡官民告诉36氪。目前海雷的日产出量10000组，年产量可达1GWh，1GWh对于中小电池厂来说是一个重要分水岭，继续向上生长必然要对工厂进行更精益的管理。
业务层面上，今年以来，海雷还通过原有的基站储能产品切入储能业务，包括了家庭储能、工业储能，以及便携式储能。
原因一如海雷过往的多次转型，两轮车换电市场剩余的增量已经不多，而储能市场正待更多创业公司摩拳擦掌进入。据国信证券统计，2022年全球新型电力储能新增装机将达到55GWh，同比增速将达到439%。
二、工厂的聪明之处在哪？
“考虑自动化的第一因素不是替人，而是产品质量的一致性。”
谈及对工厂的智能化、自动化布局时，胡官民告诉36氪。在三种常见电池类型中，圆柱已有三十多年历史，而世界上第一块汽车软包电池，是由韩国LG化学在2010年才首次推出，因此相对应的上下游产业链远不如圆柱电池完备和标准化。
作为下游工厂，要实现自动化的前提是上游电芯厂提供标准的电芯，这在目前还难以达成。
换句话说，海雷作为软包电池的PACK方，其扮演的角色更是产业链向智能化、自动化迈进的参与者。“目前PACK段的自动化在国内相当少见，基本还处于纯手工的状态。而海雷已经做了很多尝试。”
具体而言，从2017年开始，海雷就陆续在前端测试、组装、焊接以及打胶等工序实现部分自动化，并且提升了产品的生产精度和效益。
以打胶工序为例，人工打胶有很多不可控因素，包括开关闭合度、气压强度、胶量大小的把控，人工打胶可能会出现忽高忽低，大量浪费。而采用自动化机器，可以用一定气压来控制胶量，减少浪费，还能更精准地粘接材料。
同时，海雷还将拧螺丝和打胶的自动化设备结合，机器在完成在自动拧螺丝之后，也可以紧接完成打胶的动作，这使得原本需要7-8人的工段减少至2-3人。
（图：自动打胶机器）
值得注意的是，海雷为每块电池装入了4G通信模块和识别芯片，这使得工厂能够从生产伊始到最终交付使用，实现对电池的全生命周期管理。
例如，一块电池如果有质量问题，上层MES管理系统会呈现出哪个环节出了问题，进而针对性地改进产品生产质量。另外，安装在电池内的4G模块可以实时监测电池状态，并提供实时上传云平台的数据，最后给出高温预警、过流预警以保护电池。
这一机制在下游换电场景中的作用显著，因为海雷可以和客户一起参与到产品的质量管理当中，及时收集问题反馈，这大大降低原本高昂的售后成本。
当然，这些自动化投入的基础在于海雷的换电业务已经足够稳定，可以承受大规模的固定资产投入。
“我们现在更愿意称半自动线，因为不同下游产品的款型不一，人工仍然可以很快地结合客户需求去做产线的改变，产线调整灵活依旧是海雷重要的优势。”因为自动化设备一旦部署，就是数年固定的折旧费，但下游市场是在快速变动的。
作为工厂，对单一重复的工序做自动化已经具备相当的可行性，但是全面的“黑灯工厂”不现实也不经济。胡官民为36氪举例道，“当年比亚迪能打败三洋正是因为用了人工+夹具的方式，三洋的全自动产线切换产品型号可能要一到两个月，但比亚迪只要一到两天。”这其中的经济性在当前的生产柔性化趋势中更为突出。
不过，在海雷各种自动化尝试中，已经可以隐隐看出传统工厂向未来迈进的可行之路——从需求出发，改造原有的工序，向上则是生产流的数字化管理。毕竟，智能化工厂不会有明确的终局，而只会在市场变化中一步步呈现。
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深圳一个配方让锂电能量大增 “工业味精”打破行业天花板助推新型储能产业发展
深圳新闻网2024年1月8日讯 （深圳特区报记者 沈勇）精细化工原料被业界比作“工业味精”——用量极少，但能让产品能量大增，甚至打破行业“天花板”。
深圳研一新材料科技有限公司（下称“研一”）研发和量产的补锂添加剂，就是这样一种“工业味精”。它大幅提升锂电池的能量密度，成倍延长锂电池使用寿命，大增新能源车续航里程。
研一是全球为数不多的能研制生产全系列多品种补锂添加剂的企业，产品在国内外头部企业批量应用。目前，该公司正在龙华区布局年产能2.25万吨的新生产基地，助力深圳打造新一代世界一流汽车城和超充之城，加快建设万亿级世界一流新型储能产业中心。
一团“黑色粉末”让锂电寿命翻倍
“锂电池的能量密度是有‘天花板’的，锂离子由正极流向负极，总有一部分跑不过去，在迁移中损耗掉了。这个时候，补锂添加剂就像尖兵，跑在最前面，把坑洼路面填平，锂离子再通过时就是坦途。”研一研究院院长兼总裁助理钱超拿着一小瓶黑色粉末说：“补锂添加剂这种精细化工原料，相当于‘工业味精’，占总配料不足5%的量，就能让产品性能大大增强，甚至打破‘天花板’。”
钱超告诉记者，目前业界常用的三元锂电池和磷酸铁锂电池，能量密度都已近极限，无法克服新能源车主的“里程焦虑”问题。
“行业的‘痛点’，就是我们的突破点。”钱超说，研一的研发团队在锂电材料专家、公司创始人岳敏的带领下，自主研发出LNO（富锂镍酸锂）、LFO（富锂铁酸锂）两款补锂添加剂，可实现精准补充、激发电极主材料体系最大潜力，显著提高锂电池的能量密度，翻倍提升锂电池寿命。
据了解，在电站、基站等大型户外储能领域，锂电系统的循环寿命超过10000周（充放电一次为一周）是业内判断“高性能储能电池”的主要标准，目前大都为4000-7000周。测试表明，添加3%的LNO补锂添加剂后，锂电循环寿命可达10000周，高的可达12000周。补锂添加剂有望成为储能行业的标配功能材料。
目前，研一已成功打造知识产权“护城河”，申请专利270多项，其中已授权70多项，起草团体标准7项，专利内容涵盖黏结剂、隔膜、电解液及添加剂、补锂添加剂等多个领域。
新增超2万吨产能为行业赋能
在研一的实验室里，工程师们紧盯反应釜里原材料的性状变化，精心调配着各种材料的比例，乍一看以为是“烹饪大师”。
钱超介绍说，目前公司研发团队超过300人，大都是毕业于各国名校并拥有多年研发经验的高端人才，其中全职博士超过40人。他们研发的两款补锂添加剂产品均已实现量产，并获得国际国内头部客户认可，每年撬动的电芯产能折合约5GWh。
“我们和研一的合作从2022年初才开始的，但感觉信得过，合作非常好。”上海兰钧新能源科技有限公司研究院资深经理张斌告诉记者，兰钧是锂电池电芯生产商，研一作为上游材料生产商，双方一拍即合。
“研一的补锂添加剂已经走出国门，为国外大型电芯企业供货，这让我们很放心。”张斌介绍，使用研一的补锂添加剂后，锂电池在充放电过程中产气较少，并且后续没有电芯故障风险，还提升了锂电池的长期循环寿命和长期存储寿命，双方的合作越来越紧密，2023年采购量达数千万元。
为满足新能源产业的大量需求，目前研一已在龙华区布局新的生产基地，总投资超过10亿元。新产线采用全面自主设计的装备及工艺，具有产能大、能耗低、绿色环保等特点。项目建成后，研一将新增2.25万吨左右的补锂添加剂产能。来源：深圳特区报
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