關鍵詞:新質(zhì)生產(chǎn)力,鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè),標準化,對策
DOI編碼:10.3969/j.issn.1002-5944.2024.013.008
0 引言
習近平總書記指出,新質(zhì)生產(chǎn)力是創(chuàng)新起主導作用,擺脫傳統(tǒng)經(jīng)濟增長方式、生產(chǎn)力發(fā)展路徑,具有高科技、高效能、高質(zhì)量特征,符合新發(fā)展理念的先進生產(chǎn)力質(zhì)態(tài)。2023年以來,我國以新能源汽車、鋰電池、太陽能電池等為代表的外貿(mào)“新三樣”出口表現(xiàn)亮眼。作為新能源汽車核心動力源的鋰離子動力電池,對汽車的動力性、安全性、續(xù)航里程、生產(chǎn)成本起著決定性作用。鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)聚焦了各類變革性技術、創(chuàng)新型人才、先進制造裝備等創(chuàng)新資源,成為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的重要陣地之一。大力發(fā)展鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)是實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展、加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力的戰(zhàn)略舉措。標準化作為經(jīng)濟活動和社會發(fā)展的重要技術支撐方式,在推進現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設、發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力中具有重要作用。
近年來,我國鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)在技術創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、商業(yè)模式等方面取得了一系列突破,展現(xiàn)出強勁動能,為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力提供了載體基礎。鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)涉及領域廣,產(chǎn)業(yè)鏈條長,包括上游的電池礦物原材料;中游的正極、負極、電解液、隔膜等關鍵部件材料,電池電芯、模組與系統(tǒng)集成及關鍵設備;下游的電池應用及梯次回收利用。亟需發(fā)揮標準化的引領和支撐作用,提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。因此,開展鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的標準化對策研究,對助力加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力、打造現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系具有參考和實踐意義。
本文圍繞新質(zhì)生產(chǎn)力的內(nèi)涵特征,闡述標準化與發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的關系,研究我國鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)及標準化進展,分析國內(nèi)外鋰離子動力電池標準研制動態(tài),總結(jié)問題挑戰(zhàn),提出發(fā)展鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)的標準化對策建議。
1 標準化對發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的作用意義
新質(zhì)生產(chǎn)力由技術革命性突破、生產(chǎn)要素創(chuàng)新性配置、產(chǎn)業(yè)深度轉(zhuǎn)型升級而催生。其核心要義是以新提質(zhì)?!靶隆笔且孕掳l(fā)展理念為引領,以前沿科技突破和顛覆性創(chuàng)新為動力,以產(chǎn)業(yè)深度轉(zhuǎn)型升級和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、未來產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展為載體的先進生產(chǎn)力;“質(zhì)”是“品質(zhì)”,以高科技、高效能、高質(zhì)量為特征[1]。加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力是推動高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求和重要著力點,也是建設現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系的具體體現(xiàn)[2]。
標準是技術的結(jié)晶,質(zhì)量是標準的體現(xiàn)。習近平總書記明確要求,以標準助力創(chuàng)新發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展、綠色發(fā)展、開放發(fā)展、共享發(fā)展,只有高標準才有高質(zhì)量;強調(diào)要將新發(fā)展理念貫徹到標準化工作的各個環(huán)節(jié)和各個方面,充分發(fā)揮標準在助力高技術創(chuàng)新、引領高質(zhì)量發(fā)展中的作用;在創(chuàng)新發(fā)展方面,要更好發(fā)揮標準作為戰(zhàn)略性創(chuàng)新資源作用,以標準搭建創(chuàng)新成果與產(chǎn)業(yè)、市場之間的橋梁[3]。推動標準化發(fā)展是促進科技創(chuàng)新的重要支撐[4]。將標準研制嵌入科技研發(fā)全過程,及時將先進適用科技創(chuàng)新成果融入標準,可以更好引領產(chǎn)業(yè)升級和創(chuàng)新發(fā)展。標準化也在推進以應用新技術發(fā)展壯大的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著基礎性、引領性作用[5]。可見,加強標準化工作有助于推動科技創(chuàng)新、科技自立自強,進而推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設,為加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力蓄勢賦能。
2 我國鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
2.1 產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大
2023年,我國新能源汽車產(chǎn)銷分別為958.7萬輛和949.5萬輛,同比增長35.8%、37.9%,連續(xù)9年位居世界第一;新能源汽車出口120.3萬輛,同比增長77.6%。新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展離不開鋰離子動力電池的有力支撐,我國動力電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模已連續(xù)7年全球領先,產(chǎn)業(yè)地位持續(xù)鞏固。2023年,我國鋰離子動力電池產(chǎn)銷量分別為675 GWh、616.3GWh,同比增長23.65%、32.4%。累計裝車量387.7GWh,同比增長31.6%,其中三元電池、LiFePO4電池累計裝車量分別為126.2 GWh和261.0 GWh,同比增長14.3%、42.1%。累計出口量127.4 GWh,同比增長87.1%,占鋰離子電池出口總量的83.5%。
2.2 企業(yè)發(fā)展勢頭強勁
據(jù)SNE Research統(tǒng)計,2023年全球動力電池裝機量前十名企業(yè)的市場占比高達93%。我國企業(yè)占據(jù)6家,全球市占率63.5%。其中,寧德時代和比亞迪在出口規(guī)模、國內(nèi)外市占率等方面長期穩(wěn)居前兩位,企業(yè)鏈主效應凸顯,帶動產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展完善和產(chǎn)業(yè)區(qū)域集聚。我國已形成覆蓋關鍵材料、電芯系統(tǒng)、制造裝備、回收利用的完備產(chǎn)業(yè)鏈,正負極材料、隔膜和電解液的全球出貨量高于70%。江蘇、福建、廣東、四川等地形成產(chǎn)業(yè)集聚。寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、中創(chuàng)新航、國軒高科、遠景動力等企業(yè)加快國際化布局,在美國、歐洲、東南亞等地建設海外工廠。
2.3 自主創(chuàng)新水平提升
新質(zhì)生產(chǎn)力強調(diào)以科技創(chuàng)新為主導。“十三五”期間,國家重點研發(fā)計劃項目新能源汽車專項立項占比近50%,投入資金7.5億元(占比63%)[6]。我國專利申請全球占比超70%,其中近5年固態(tài)電池全球?qū)@暾埩吭鲩L20.8%,增速全球第一,成為全球最大的鋰離子動力電池技術來源國。近10年相關Web of Science論文數(shù)量世界穩(wěn)居第一。量產(chǎn)動力電池單體能量密度達400 Wh/kg,屬國際領先水平。持續(xù)強化材料體系、電池結(jié)構(gòu)、智能制造等創(chuàng)新。提升磷酸鐵鋰和三元材料性能,研發(fā)高容量富鋰材料、高電壓鈷酸鋰、納米硅碳負極等關鍵材料。發(fā)展CTP、CTC、CTB電池集成技術,涌現(xiàn)出刀片電池、麒麟電池、彈匣電池等創(chuàng)新工程技術。研發(fā)應用鈉離子電池、固態(tài)電池等創(chuàng)新體系。動力電池生產(chǎn)裝備國產(chǎn)化率高于90%,產(chǎn)線智能化水平國際先進。新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展基礎不斷夯實。
3 鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)標準化進展
3.1 國際標準研制概況
國際電工委員會(I E C)、國際標準化組織(ISO)、聯(lián)合國危險貨物運輸委員會(UN/CETDG)等機構(gòu)開展了鋰離子動力電池標準化工作[7]。其中,UN/CETDG負責制定UN38.3鋰離子電池和電池組的運輸安全標準。
IEC有9個相關技術委員會,包括蓄電池和電池組技術委員會(IEC/TC 21)、堿性和非酸性蓄電池分技術委員會(IEC/SC 21A)、原電池技術委員會(IEC/TC 35)、鐵路用電氣設備和系統(tǒng)技術委員會(IEC/TC 9)、電動工具的安全性技術委員會(IEC/TC 116)、船舶、移動和固定海上裝置的電氣裝置技術委員會(IEC/TC 18),以及電子運輸車技術委員會(IEC/TC 125)等。其中,IEC/TC 21、IEC/SC21A制定了大部分鋰離子動力電池國際標準,涉及術語、符號命名、安全、測試、回收利用、環(huán)境、運輸、產(chǎn)品標準。已發(fā)布IEC標準19項。
ISO發(fā)布相關標準13項,包括電動汽車、電動摩托車、小艇、飛行器用等鋰離子電池組標準。相關組織有:道路車輛技術委員會的電動道路車輛分技術委員會(ISO/TC 22/SC 37)、摩托車和輕便摩托車分技術委員會(ISO/TC 22/SC 38)、電氣和電子組件及一般系統(tǒng)方面分技術委員會(ISO/TC 22/SC 32)、小艇技術委員會(ISO/TC 188)、飛機和航天飛行器技術委員會(ISO/TC 20)和鋰技術委員會(ISO/TC 333)等。
3.2 我國標準化工作進展
3.2.1 頂層制度設計持續(xù)完善
我國鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展離不開標準化的有力支撐。隨著“雙碳”目標的提出,我國加大鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)標準化規(guī)劃建設。2021年至今,國家層面已發(fā)布相關政策文件近40項。其中,《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035)年》提出,推動動力電池全價值鏈發(fā)展,建立健全動力電池標準體系[8]。2022年,《國家標準化發(fā)展綱要》指出,研究制定新能源汽車等領域關鍵技術標準[9]。2023年,《新產(chǎn)業(yè)標準化領航工程實施方案(2023—2035年)》指出,推進新能源汽車等新興產(chǎn)業(yè)標準體系建設,布局新型儲能等未來產(chǎn)業(yè)標準研究[5]。同年底,《鋰離子電池綜合標準化體系建設指南(2023版)》(征求意見稿)發(fā)布。2024年,《貫徹實施〈國家標準化發(fā)展綱要〉行動計劃(2024—2025年)》提出,推動動力電池等重點產(chǎn)品碳排放強度、碳足跡等標準研制[10]。標準化政策對產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導愈加科學全面。
3.2.2 標準體系建設不斷健全
我國已構(gòu)建較為完善的鋰離子動力電池標準體系。根據(jù)全國標準信息公共服務平臺檢索分析,截至2024年5月初,已發(fā)布現(xiàn)行有效的鋰離子動力電池相關國家標準和行業(yè)標準共計208項,涉及基礎通用、材料與部件、制造與檢測、電池產(chǎn)品、回收利用、綠色低碳6個方面,基本覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈重要環(huán)節(jié)。從歸口單位看,共有27家國家級標委會、3家國家部委、4家行業(yè)聯(lián)合會(協(xié)會)、2家研究機構(gòu)組織制定標準。其中,全國汽車標準化技術委員會(SAC/TC114)組織制定現(xiàn)行有效標準24項,涉及電池的尺寸編碼、電性能、安全性能、回收利用等方面;全國有色金屬標準化技術委員會(SAC/TC 243)組織制定現(xiàn)行有效標準75項,涉及電池正極材料、關鍵部件和測試方法。從時間維度看,2014年起,制定標準數(shù)量顯著上升。2014—2023年制定發(fā)布標準數(shù)量占比93%,與我國鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展趨勢一致。標準研制步伐不斷滿足產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新發(fā)展需要。從地理區(qū)域看,共有28個省(直轄市、自治區(qū))參與標準研制。研制標準數(shù)量前五的?。ㄊ校┦牵簭V東、北京、浙江、天津、江蘇;牽頭制定標準數(shù)量前五的?。ㄊ校椋簭V東、北京、天津、江蘇、上海。標準研制區(qū)域集中在珠三角、長三角、京津、川渝等地,體現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)集聚特點。
3.2.3 國際標準化工作積極推進
我國積極參與聯(lián)合國世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇(UN/WP.29)技術法規(guī)制定。作為主要牽頭國,主導制定全球第一個電動汽車安全技術法規(guī)(EVS-GTR法規(guī))[11]。加強與ISO、IEC組織對接,研制鋰離子動力電池國際標準。我國擔任ISO/TC 22/SC 32/WG 8/TG 1召集人,牽頭制定ISO/TR 9968新能源汽車可充電儲能系統(tǒng)國際標準。擔任IEC/TC 69/WG 13召集人,牽頭開展IEC TS 62840-1、IEC 62840-2、IECPAS 62840-3三項電動汽車電池交換系統(tǒng)標準制修訂。參與IEC 62619、IEC 62281等安全標準制定。
2020年,我國承擔ISO/TC 333鋰技術委員會秘書處,全國有色金屬標準化技術委員會(SAC/TC 243)負責運行。6個工作組中,我國擔任WG 1和WG 4召集人。ISO/TC 333已立項15個標準項目,涉及術語、鋰鹽、鋰復合氧化物等分析方法。我國牽頭研制ISO/WD 7819、ISO/WD 10655、ISO/AWI 10662等項目。
3.2.4 標準化試點工作穩(wěn)步開展
2023年,蜂巢能源、國軒高科、華友鈷業(yè)、邦普循環(huán)等8家單位獲批承擔國家高新技術產(chǎn)業(yè)標準化試點示范、國家高端裝備制造業(yè)標準化試點和國家循環(huán)經(jīng)濟標準化試點示范項目。早在2018年,寧德時代、中航鋰電承擔了國家高新技術產(chǎn)業(yè)標準化試點。其中,寧德時代參與制定電動汽車全球安全技術法規(guī)、ISO、IEC標準,研制已發(fā)布的國家標準和行業(yè)標準59項,涉及鋰離子動力電池現(xiàn)行標準33項(來自全國標準信息公共服務平臺數(shù)據(jù)),連續(xù)3年進入車用動力電池企業(yè)標準“領跑者”榜單。江蘇、廣東、浙江、山東等省相繼開展動力電池領域標準化試點,涉及關鍵材料、電池制造、智能充電、回收利用、綠色低碳等,深化標準化示范應用。
4 產(chǎn)業(yè)標準化建設面臨挑戰(zhàn)
4.1 技術創(chuàng)新的標準化需求日益加強
鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)技術密集,涵蓋專業(yè)領域廣泛。目前,電池智能制造、先進測試技術標準、適用更多應用場景的產(chǎn)品標準供給還不足。在高比能電池體系及關鍵材料、原位、在線檢測技術、循環(huán)回收、智能制造,以及與其他產(chǎn)業(yè)技術深度融合等方面,亟需將創(chuàng)新成果及時轉(zhuǎn)化為標準實施應用,鞏固新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展基礎。
4.2 企業(yè)標準化工作積極性仍需提升
本研究顯示,參與鋰離子動力電池標準研制的機構(gòu)不足1000家,集中在龍頭企業(yè)、鏈主企業(yè)和科研院校。與頭部企業(yè)相比,大多數(shù)中小微電池企業(yè)的創(chuàng)新能力、抗風險能力、市場表現(xiàn)等差距明顯,企業(yè)標準化意識、標準研制水平亟需加強。
4.3 產(chǎn)品合規(guī)出口貿(mào)易壁壘不斷加大
近年來,歐盟《電池與廢電池法規(guī)》《歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機制》(CBAM)、美國《外國敏感實體指南》《通脹削減法案》、日本《蓄電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》等政策通過建立碳壁壘,強化主動權(quán)。目前我國電池產(chǎn)品碳足跡、電池護照、零碳工廠、數(shù)據(jù)安全等國家標準、行業(yè)標準還很欠缺,亟需通過標準化有效應對綠色貿(mào)易壁壘。
5 對策建議
對照新質(zhì)生產(chǎn)力的高科技、高效能、高質(zhì)量的特征,需要從標準供給、科技成果轉(zhuǎn)化、標準國際化、協(xié)同合作等方面進一步發(fā)揮標準化基礎性、引領性作用,推動鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,為加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力提供有力支撐。
5.1 聚焦綠色低碳發(fā)展,加大全生命周期標準供給
一是加大研制產(chǎn)業(yè)鏈急需標準。綠色低碳要求電池具有高效電性能、高安全性、可回收性[12]。需要持續(xù)完善鋰離子動力電池全生命周期標準體系,涵蓋電池設計、選材、制造、封裝、運輸、存儲、安裝、應用、回收等各階段。立項制定高比能關鍵材料標準,涉及電池生產(chǎn)、運輸、使用、回收的安全標準,以及電池碳足跡核算、碳排放核查、電池護照、零碳工廠、環(huán)境、社會和公司治理(ESG)等國家標準。二是加強上下游標委會溝通協(xié)作。組織產(chǎn)業(yè)鏈相關標委會合作梳理修正部分標準內(nèi)容重復、指標要求寬泛等問題,組織復審標齡超過5年的國家標準、行業(yè)標準,推進標準優(yōu)化整合。三是運用各層級標準完善標準鏈。鼓勵各地結(jié)合“雙碳”目標和地方動力電池產(chǎn)業(yè)特色,積極制定地方標準,提供先行先試標準化實踐。征集先進電池團體標準應用示范案例,加快推薦性國家標準采信先進的團體標準,拓展標準供給渠道。
5.2 聚焦產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新,推進成果標準化轉(zhuǎn)化應用
一是完善創(chuàng)新成果標準轉(zhuǎn)化機制。加大標準化與科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合發(fā)展的政策指導,深化標準化與知識產(chǎn)權(quán)聯(lián)動機制。聚焦以動力電池為代表的關鍵核心技術,征集標準化需求,加大科技項目中標準化專項的支持力度,發(fā)布實施標準揭榜掛帥項目,強化考核激勵。二是加強創(chuàng)新平臺載體建設。在先進動力電池等領域,深入布局國家實驗室、國家技術標準創(chuàng)新基地、國家質(zhì)量標準實驗室等國家、省級創(chuàng)新平臺。深化院校、企業(yè)等產(chǎn)學研合作,打造創(chuàng)新聯(lián)合體,推進固態(tài)電池、鋰硫電池、鈉離子電池等新一代電池技術,高精度、高通量的原位、在線檢測等先進檢測技術,船舶、工程機械、軌道交通、低空經(jīng)濟等應用場景技術、多能互補技術的研發(fā)、標準研制和應用。三是開展標準數(shù)字化技術研究應用。建設動力電池標準化信息資源庫,加強與科技專項、專利技術、循環(huán)利用、產(chǎn)品碳足跡等平臺鏈接。組織開展電池標準語義識別、數(shù)據(jù)分析等關鍵技術研究。探索在電池領域,研究構(gòu)建ChatGPT等大型語言模型應用的標準化規(guī)則[13],提升數(shù)據(jù)質(zhì)量,高效服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
5.3 聚焦國際合作互認,實施標準國際化躍升工程
一是積極參加電池國際標準研制。密切追蹤國際動力電池產(chǎn)業(yè)技術法規(guī)、準入政策,以及ISO、IEC國際標準的研制動態(tài)和趨勢,研究提出標準提案,積極參與電池關鍵材料部件、智能制造、綠色低碳、新一代產(chǎn)品的國際標準制定。二是深入推動電池標準兼容互認。發(fā)揮國際合作機制作用,加強與出口國家溝通,積極應對貿(mào)易壁壘,深度參與國際標準化合作,推動實現(xiàn)動力電池安全、測試表征、綠色低碳等標準互認。加大我國鋰離子動力電池國家標準外文版翻譯和推廣,提升海外影響力。三是持續(xù)加強國際標準化人才培養(yǎng)。充分發(fā)揮動力電池等領域標準化組織、龍頭企業(yè)、科研院校的技術力量,加大國際標準化培訓、國際標準研制實踐、科技項目聯(lián)合攻關等力度,組建更多國際標準化創(chuàng)新團隊,打造高層次復合人才隊伍。
5.4 聚焦建強企業(yè)主體,凝聚標準化協(xié)同發(fā)展合力
一是發(fā)揮優(yōu)質(zhì)企業(yè)主體作用。引導動力電池鏈主企業(yè)、龍頭企業(yè)、專精特新企業(yè)、制造業(yè)單項冠軍企業(yè),通過承擔標準化試點示范、加強供應鏈管理、開展檢測認證等,將先進技術、管理方法向上下游企業(yè)延伸,帶動提升產(chǎn)業(yè)鏈標準化水平。二是提升服務鏈上企業(yè)能力。推動技術、人才、資金等創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚。加大質(zhì)量基礎設施“一站式”服務,針對鏈上企業(yè),特別是廣大中小微企業(yè)需求,提供計量、標準、認證認可、檢驗檢測、質(zhì)量管理、知識產(chǎn)權(quán)等“點對點”服務。推動中小微企業(yè)加快智能化改造數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐,激勵龍頭企業(yè)、鏈主企業(yè)等建設綠色工廠、零碳工廠,服務打造動力電池“龍頭企業(yè)、優(yōu)勢企業(yè)、成長企業(yè)”雁陣群。三是加大工作成果宣傳引導。總結(jié)推廣標準化等工作創(chuàng)新實踐做法,發(fā)布典型案例。深入中小微企業(yè),開展標準化宣傳和指導,加強對國內(nèi)外重要電池標準法規(guī)的宣貫解讀,提升企業(yè)標準化水平,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力營造良好氛圍。
作者簡介
劉穎佳,博士,正高級工程師,研究方向為質(zhì)量管理、標準化和先進儲能技術。
管旭琳,通信作者,碩士,研究方向為質(zhì)量管理和標準化。
朱峰,碩士,研究員級高工,研究方向為質(zhì)量管理和標準化。
王延維,碩士,正高級工程師,研究方向為質(zhì)量管理和標準化。
李玥,碩士,高級工程師,研究方向為質(zhì)量管理和標準化。
陳銀龍,碩士,正高級工程師,研究方向為質(zhì)量管理和標準化。
(責任編輯:張佩玉)