塔菲爾能源:努力做更專業的動力電池「中國芯」

2021-01-10 新華日報

對電化學方面有研究的人,都會知道尤利烏斯·塔菲爾,他是上個世紀初德國的電化學家。1905年,塔菲爾創立了著名的「塔菲爾方程」和「塔菲爾曲線」,為人們分析電化學體系中的電流-電壓關係提供了基礎,也為電化學動力學的研究揭開了序幕。

100多年後,為了致敬這位為電化學做出卓越貢獻的化學家,中國一家新興的動力電池企業以他的名字命名,這就是塔菲爾新能源科技有限公司。公司總部位於南京市江寧區,同時在深圳、東莞、北京等多地設有分(子)公司,目前公司已躋身全球頂尖動力電池供應商行列。

紮根江寧:

用4個月「火箭速度」投產運營

2017年7月14日註冊;2017年7月28日一期智能製造項目開工建設(改造空置廠房);2017年12月15日一期完成設備調試,智能化車間投入生產……當年塔菲爾公司「曬」出建設時間表,業內驚嘆其為「火箭速度」。

塔菲爾董事長、公司主要負責人、創始人之一龍繪錦博士則將這種速度形容為——「天下武功,唯快不破」。

當然,這「快」的背後,首先有著江寧區政府的大力支持和幫助。公司2014年在廣東成立建廠,如今在南京設立總部,實現從華南到華東的轉移,原因之一是全國新能源車產業當前在華東地區比較集中,且發展速度較快;另一個原因是南京、江寧開發區支持力度很大。

龍繪錦博士考察後認為,江寧區位於江蘇省南京市中南部,是國家重要的科教中心和創新基地,也是國家東部地區重要的交通物流樞紐和空港樞紐。江寧從東西南三面環抱南京主城,航空、港口、鐵路、公路交通體系匯聚。這裡聚集了眾多優秀的專業人才,在新能源產業上,高端人才易得,這也是公司在後來的快速發展過程中能快速聚集人才的因素之一。

同時,他還看中了江寧特色鮮明、創新能力強的產業集群,這裡擁有一批未來產業;加之江寧還有著務實高效的營商環境、完善的政策配套設施,江寧區各級主管部門務實肯幹、全心全意為企業服務的精神,也給了企業紮根南京、實現發展目標的信心。

果不其然,在江寧區委區政府、江寧管委會以及空港管委會的大力支持和幫助下,塔菲爾在南京的項目建設以超乎預期的速度,僅用4個月的時間就實現投產運營。

此外,項目初期用電需求比較大,江寧區委統戰部不僅幫助解決了用電問題,還及時協調解決項目審批、電力供應、廠房及配套建設、企業用工及環評、消防等項目建設過程中遇到的困難和問題,確保儘快落地、投產。

這「快」的背後,還離不開公司團隊不懈努力、堅守信念、崇尚奉獻、追求卓越的奮鬥精神。

2017年7月底南京一期籌建之初,整個廠區只有3棟空空的建築。4個月後,廠房內已經完成一條高效率全自動化、智能化產線,已具備量產的能力。短短4個月,從無到有。不但速度快,質量要求也高,生產線設備從設計、監製、進廠安裝、完成質量報告,達成SOP(標準作業程序)要求,整個開發過程一絲不苟,為塔菲爾製造出高安全性、高可靠性、高效率、高品質的電池提供了保障。

當前公司廣東、南京兩個基地的年產能加起來已經實現了2.5GWH,其中南京一期產能約1.5GWH。預計2021年,南京、廣東兩地將實現20GWh的年產能,年銷售額達200億元。

多項專利:

提升續航能力兼顧「高安全」

這種不對自我設限、勇於挑戰的勁頭,讓塔菲爾人堅信自己可以超越行業中的技術難點和各種高峰,不斷堅持用科技力去推動創新。

在2018新能源行業峰會上,塔菲爾新能源科技發布了兩款新品:一是針對乘用車、特種車市場的135Ah三元方形鋁殼電芯,能量密度高達215Wh/kg,循環壽命高達3000次;二是針對儲能和特種車市場的磷酸鐵鋰115Ah電芯,循環壽命高達1萬次。與會嘉賓表示,塔菲爾電芯在能量密度、輕量化和使用壽命上的設計都處於行業領先水平。

由於消費者對續航裡程存在焦慮,提升動力電池能量密度成為2017年新能源汽車行業的關鍵詞,各家動力電池企業也各顯神通,紛紛提升能量密度。龍繪錦博士表示,高能量密度、長壽命和高安全性是塔菲爾電芯的核心優勢。

截至2019年9月,塔菲爾申請專利390多項,授權專利191項,其中發明專利10項。

目前,塔菲爾新能源科技主要產品有「高性能方形鋁殼鋰離子電池」「輕量化鋰離子電池模組」「定製化高性能電池系統」三大系列,擁有高安全性、高能量密度、快速充放電、長壽命、優異低溫性能等五大顯著特點。

公司產品研發以安全為第一準則,在電芯安全方面做了超過200多項的設計;公司的快充產品目前可做到6分鐘充電50%、15分鐘充電80%,實驗室數據是6分鐘充滿電,比在加油站排隊加油還快;長壽命方面,公司目前產品可以達到1萬次循環壽命,能夠避免因產品更換而產生高額費用;能量密度方面,目前塔菲爾產品能量密度在215Wh/Kg,一次充電,巡航裡程可達500多公裡,2019年將實現240Wh/Kg,2020年達到300Wh/Kg。

早在2014年,龍繪錦博士和團隊便發現國內缺少高品質的動力電池,塔菲爾應運而生。塔菲爾成立以來,這個品牌便以做更專業的「中國芯」為努力方向,「高安全性+長壽命+高能量密度」是塔菲爾不懈追求的目標。

人才第一:

重視研發,推崇「工程師文化」

科技創新能力與研發能力是塔菲爾保持長期競爭力的重要手段。作為一家技術型企業,龍繪錦本人便是做技術出身,後轉攻市場,最後發現兩者結合起來的魅力更大。

龍繪錦本科就讀於吉林大學化學系,2009年從吉林大學化學學院物理化學專業獲得博士學業,緊接著又到了中科院長春應用化學研究所繼續深造,從事材料合成與電解液界面研究,開始把理論和實踐緊密結合。兩年後博士後出站,他入職東莞新能源科技有限公司,在電動汽車電芯工程部負責動力電池壽命預測與改進工作,其間參與了寶馬項目電芯開發,負責動力與儲能電池市場開發與支持,及動力電池國家安全認證與動力電池標準制定工作,2014年創立東莞塔菲爾新能源科技有限公司。

塔菲爾創立之初,國內動力電池製造技術貧乏,外企壟斷著技術市場,一幫掌握核心技術且志同道合的年輕人聚在一起萌生了創業的想法,期望開拓出能與國外先進技術相媲美的新能源企業。塔菲爾研究院院長、電池材料研發和先進技術負責人江柯成因此加入了團隊。

在塔菲爾的員工中,科研團隊佔比接近40%,公司研發工程技術人員超過400人。先進的研發技術是塔菲爾保持可持續競爭力的重要因素。塔菲爾十分重視技術儲備規劃,設有專門的技術研發團隊。核心團隊由清一色的80後技術工程師組成,幾位創始人均有7至9年的動力電池從業經驗,曾主導國內最早的動力電池與儲能電池市場開發工作。部分研究人員來自國際大型企業,擁有超過10年的鋰電行業工作經驗。

同時,塔菲爾選擇和頂尖專家牽手,為未來進行技術儲備。美國德州大學教授、2019年度諾貝爾化學獎獲得者之一的「鋰電池之父」John B. Goodenough與中國 「化學電源」領域召集人、中科院化學研究所的郭玉國相繼成為塔菲爾的合作夥伴,共同開發鋰金屬電池、全固態鋰離子電池、鋰空氣電池等下一代新能源電池產品。

塔菲爾合作的國內外眾多知名高校研究院包括:美國德州大學奧斯汀分校Goodenough實驗室、南京航空航天大學、中科院化學研究所、清華大學、南開大學、中山大學、華南理工大學、廈門大學……塔菲爾在矽谷也建立了創新中心,承接國外先進的理念與技術,進一步完善產品布局。

在塔菲爾,決定一個項目是否投入生產,並不是由銷售部門根據市場需求說了算,而需要工程師來拍板。在這件事情上,項目工程師有「一票否決權」。

科技文化:

一個「衡」字有乾坤

在塔菲爾,你能在許多地方看到企業logo,狀若一藍一綠的「八卦圖」中,鑲嵌著一個「衡」字。衡即動力,衡有動力,也就是堅持可持續發展與綠色生態守衡並行的戰略。在龍繪錦心中,「衡」字與電池,最是密不可分。

塔菲爾的全程車間環境都是低溼度設計,潔淨度控制10萬級,考慮兼容未來5年產品生產環境需求,整個環境由智能中央控制系統實時監控。在塔菲爾的潔淨車間裡,工作人員並不多,零散的零部件在一條條智能化流水線上自動「集結」,在電腦程式的指揮下裝配成型,最終「吐」出一個個黑色「小匣子」——電芯。

電芯是新能源電池的核心零部件,質量的絲毫偏差,會對新能源汽車的安全性、動力產生巨大影響。而在這裡,電腦代替人腦,機器代替人工,整條生產線高度自動化、智能化,精準控制著1508個電芯製造工藝點,實現從原材料到產品全生命周期的信息追溯。

高度的自動化體現在,從投料到下倉實現了高度自動化生產,不需要人為接觸產品;粉料到塗布由自動管道輸送系統自動實現,極片製備物料轉移由AGV(無人導航小車)、助力臂地面和空中結合的方式實現,後段由機器人、RGV(有軌導航小車)自動實現。

匠心守衡,以分毫之差來贏得技術的領先。例如在2018年6月,面對三元高壓密不達標、陰極輥壓斷帶的行業難點,工程團隊經過一個月的晝夜奮戰,最終解決了12μm厚度鋁箔、900mm幅寬、連讀滾壓不斷帶問題,目前這在行業屬於領先水平。

在電芯安全方面,團隊制定了3重安全防護措施,做了超過200項的安全設計。把銅箔的厚度從9微米做到6微米,配合其他技術進步,使鋰電池的能量密度提升了50%。正是這種堅持,使得塔菲爾產品獲得了行業多家知名企業的認可,市場佔有率節節攀高。

政府補貼退出,

創新和突破將帶來巨大市場

2019年,新能源汽車乃至動力電池市場面臨考驗。隨著政府補貼的退出,新能源汽車發展進入了「下半場」。而龍繪錦博士看到的,卻是越來越廣闊的市場。

他認為,基礎設施、充電樁的建設比我們想像的更便利,純電動汽車使用成本低、維修保養方便,可能會在三四線城市得到更好的普及。

作為電池供應商,塔菲爾承諾將朝著以下五個方面實現技術的創新和突破:

快充。快充影響整個使用體驗,目前大部分車輛做到半小時到一小時左右充滿80%以上,未來希望把這個技術做到10-15分鐘充到80%。這樣的話,如果車輛的續航能夠做到400公裡以上,充電5分鐘可以繼續再跑100多公裡左右。

高能量密度。未來,希望把電池能量密度提高到300Wh/kg,其續航提升至600公裡以上,徹底打消消費者「裡程焦慮」。

長壽命。目前新能源汽車產值之所以低,其中一個主要原因是存在容量衰退的問題。目前補貼要求是8年12萬公裡,但是可能有不少產品做不到這個程度。希望未來做到長續航,讓電池的壽命高於車的壽命。

高可靠性。大家比較擔心低溫性能,現在正開發一種自加熱技術,可以用電池自己的能量快速給電池升溫。

商業模式。眼下,塔菲爾正在推行新能源汽車電池回收計劃,新能源汽車使用三五年後,可把舊電池賣給儲能企業。電池使用三五年之後,還有70%—80%的容量,目前公司已經和鐵塔等儲能公司籤約。這種模式經濟節約,車廠只需支付電池價格的50%—80%,就可以使用新電池。 仲 敏

塔菲爾科技密碼

想超越的,不只是業界同行

從董事長龍繪錦到技術領頭人江柯成,到整個塔菲爾科研團隊,他們對於公司的未來發展有一個共識:塔菲爾想要超越的,從來不只是業界同行。一方面,團隊希望依靠不斷創新的技術,讓顧客享受、認識到新能源汽車在各方面都完全不同於傳統動力汽車,解決「好電池就是貴」等痛點;另一方面,塔菲爾希望在「能源革命」即將到來之際,能帶動整個產業,實現梯次利用電池,將電動汽車、儲能、基站、電池回收、電池生產等眾多領域統一起來,為這個世界能享有安全、高效、清潔的能源利用做出一份貢獻!

拉開歷史的長鏡頭,有些科學成果會因為時間推移成為過去,而偉大的科學家精神總是長留歷史的天空,更具穿透力。從致敬尤利烏斯·塔菲爾、為公司起同一個名字的那一刻起,塔菲爾的核心團隊,便踏上了這樣一條勇攀高峰、不斷超越自我的徵程!

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