1746年，如果不是荷兰的梅森布鲁克教授不小心将一颗带电的钉子掉入玻璃瓶中，人类或许不会那么早进入电气时代，第二次科技革命或许会推迟几十年。现在也不会出现可以挑战燃油汽车的电动汽车。然而，从电池的发明，到铅酸电池催生的电动汽车的诞生，到锂电池的巨大成功，到电动汽车“勉强”使用消费级电池，再到整车厂反向研发生产汽车级动力电池，真正的汽车级动力电池已经逐渐出现，只是尚未在整个行业普及。中国目前是全球最大的动力电池生产国，但在此前的探索中，并没有起到引领技术的大作用。回顾汽车动力电池近两百年的历史，或许能让我们了解什么样的动力电池才是真正合格的汽车动力电池。1电池的诞生电池的起源可以追溯到一只青蛙。 1780年的一天，意大利解剖学家伽伐尼在实验室里解剖了一只青蛙，当他的助手双手拿着金属器械触碰青蛙的大腿时，它的腿部肌肉立刻会抽搐起来。他认为这种现象是由于动物体内产生了一种电，称之为“生物电”，并发表了论文。然而，这位解剖学家错了。与他同时代的意大利物理学家伏特（没错，电压单位伏特就是以他的名字命名的。也有人把它译为：伏特）经过多次实验，证实了青蛙肌肉之所以能发电，是因为肌肉中的某种液体在起作用。1799年，伏特的实验发现，只要两片金属片中的一片与溶液发生化学反应，金属片间就能产生电流。伏特制成了世界上第一个电池——“伏打电堆”。
伏打向拿破仑展示伏打电堆
此后，两片金属片+液体形成了电池的最初形态，很多物理学家在这个模型下不断探索。但是由于有液体的存在，而且往往是硫酸，不方便携带，应用范围十分有限。“干电池”在物理学家的努力下出现了。不过，就像如今很多“固态电池”其实是半固态的一样，这里的“干电池”其实使用的是糊状电解质。这里以1860年法国勒克朗发明的碳锌电池为代表。干电池的后裔繁衍生息，即便现在，干电池的种类也有100多种，而且产量很大。最早发明的碳锌电池，至今仍是现代干电池中产量最大的电池。干电池解决了方便运输的问题，但是用完之后就没用了，不能重复使用。能不能有一种可以多次充放电，反复使用的电池呢？ 2 铅酸电池助力电动汽车首次繁荣 其实，在干电池出现之前，电池就已经出现了，只是当时并不为人所知。1859年，法国物理学家加斯通·普兰特发明了铅酸电池。对于电动汽车行业从业者来说，这是值得喝彩的事情，因为电池终于有机会在汽车上使用。
普兰特发明的铅酸电池原型
法国人普兰特发明的铅酸电池，使用一段时间后电压下降后，可以通以反向电流，使电池电压再次上升，达到重复使用的目的。铅酸电池的储能和重复充电特性，引起了另一批正在寻找新型交通工具的科学家的关注。早在18世纪第一次工业革命时期，蒸汽机的发明促进了机器的普及，交通领域的革新也随之而来。但是，由于蒸汽车辆太重、速度太慢，经常在城市里四处撞车，引发各种事故，并未得到广泛普及。因此，马车依然是人们出行的主要交通工具，欧美地区有大量的马车租赁公司。
富人可以拥有私人马车，而其他人则只能租用。人们迫切需要一种廉价、简单、安全的交通工具，铅酸电池的发明使这成为可能。1881年，法国科学家卡米尔·阿方斯·福尔改进了电池的设计，第一辆以铅酸电池为动力的三轮车诞生。这辆车重160公斤，但时速只有12公里/小时。
第一辆铅酸电池电动汽车
同年，另一位法国人古斯塔夫·特鲁维（ Trouvé）利用这种电池制成了世界上第一辆可以正常运转的电动汽车。这辆重106公斤的人车合一三轮车，在载一名乘客的情况下，以15公里/小时的速度可以行驶16公里。但当时的电动汽车无法与马车相媲美，一般来说，马车的速度在20公里/小时左右，最快能达到60公里/小时，明显低于马车的速度。1884年，英国发明家、工业家托马斯·帕克（ ）利用自己专门设计的大容量充电电池，在伦敦制成了第一辆实用的电动汽车。
第一辆量产的电动汽车，生产于 1884 年
随着电池性能的提升，电动汽车的优势凸显出来。当时的电动汽车不仅比燃油车噪音小，而且可靠性远高于燃油车，驾驶起来也更加容易，价格低廉，成为名流绅士的首选。随着道路的逐渐拓宽和完善，人们使用车辆不仅仅是为了城市交通、显示身份，也是为了长途旅行。电动汽车续驶里程短的弊端就显现出来了，当时的电动汽车续驶里程一般在40-65公里范围内，最高时速在30公里每小时左右，不能满足消费者的需求。1899年，镍镉、镍铁电池被发明，由于这些碱性电池的极板材料比当时其他电池贵很多，它们的实际应用受到了很大的限制。不过这也使得镍正极材料体系的电池开始进入人们的视野。这一阶段主要是电池在车辆上应用的探索阶段。 汽车上只能使用铅酸电池，但体积大、质量重、能量密度低、功率密度低。如果用铅酸电池驱动家用车行驶200公里以上，需要近1吨重的电池，不太现实。加之早期电驱动系统制造成本过高，因此最终并未普及。晚于电池车诞生的燃油汽车，在欧美工业家的努力下从汽车厂走向街头。1885年，戴姆勒和本茨几乎同时制成汽油发动机，装在汽车上，以每小时12公里的速度行驶，获得成功。此外，意大利、俄国、美国的发明家也制成了内燃机汽车。
1908年，福特开发出T型车，燃油汽车开始走入平民家庭，汽车进入内燃机时代。但电动汽车受电池制约，并未取得重大进展，停滞了半个多世纪。3石油危机，各国加电池发展燃油汽车七八十年，几乎一帆风顺，但问题来了，由于汽车的普及，人们已经离不开石油了。但在20世纪下半叶，世界连续发生了三次石油危机。特别是1973年，第四次中东战争爆发，石油输出国组织（OPEC）宣布石油禁运，暂停出口，油价上涨，引发了第一次石油危机。美、英、日等发达国家意识到把能源命脉控制在别国手中是危险的，必须摆脱对石油的严重依赖。此后，许多国家开始投入大量资源研究电池技术。 这给电池技术的发展带来了新的机遇。此外，由于汽车的广泛使用、汽车保有量高、污染物扩散条件差，城市开始出现空气污染问题。现在困扰中国的雾霾问题，早在上世纪40年代就困扰过加州人民。在通过研究确认汽车尾气是雾霾“罪魁祸首”后，加州人民开始了对雾霾的不懈斗争，主要通过推动汽车减排，这也极大地促进了车企对汽车电动化的探索，即在汽车上装上越来越多的电池，用电力来驱动汽车。此时电池技术的进步也为汽车电动化提供了基础。
（1）锂电池研发成果 2019年诺贝尔化学奖授予了三位对锂电池发明做出巨大贡献的科学家，他们的研究是人类摆脱化石燃料、迎来清洁电力时代最有力的探索成果。1976年，英国科学家M.提出了锂电池的概念，并创造了电压超过2V可以充放电的锂电池，但安全性还存在重大问题，堪称锂电池的奠基人。4年后，美国的约翰·B.研制出钴酸锂电池，这种电池的电压比斯坦利研制的锂电池（4V）高出一倍。1985年，日本人吉野彰在他的成果基础上，用更安全的锂离子代替纯锂，发明了以碳材料为负极的锂离子电池，使锂电池更加稳定，建立了现代锂离子电池的基本框架。 这三位诺贝尔化学奖得主的努力，推动了锂离子电池的诞生和应用，加速了电池的进步。1997年，约翰·B.开发出低成本的磷酸铁锂正极材料，加速了锂离子电池的商业化。磷酸铁锂的优点是安全、充放电性能好、成本低、对环境无污染、电池循环寿命优异、自放电小（库存储存寿命非常长），让传统的铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池相形见绌。
诺贝尔化学奖得主
（2）“前锂电池时代”，车企尝试在汽车上安装不同的电池。在锂电池商业化之前，车企尝试在汽车上安装其他新发明的电池作为驱动能源。1990年，欧洲“城市电动汽车”协会成立，欧共体有60个城市参加。协会帮助城市进行电动汽车的可行性研究，安装必要的设备，指导电动汽车的运行。欧洲的电动汽车中，最成功的是标致106型，它使用的是镍镉电池。当时欧洲各国的政府部门都在大量使用这种汽车。从1995年底开始，欧洲第一批电动汽车开始量产。此后，欧洲各国不断发展电动汽车，并取得了相当的成果。1996年，世界上第一辆现代化电动汽车——美国通用汽车公司的EV1开始量产。早期的EV1使用铅酸电池组，续航里程只有96公里。 后期升级后续航里程可达160公里，最后EV1采用镍合金电池组，续航里程可达260公里。
通用 EV1
虽然通用汽车不断在电池上进行升级，但续航里程较短的EV1还是找不到市场，最终只生产了2000多辆，通用汽车不得不在2002年宣布放弃该项目。大部分EV汽车被销毁，剩下的几辆则被放进了博物馆，比如现在只能在史密森学会旗下的美国国家历史博物馆看到EV1。整体来看，EV1的续航里程还是不足，而且存在安全缺陷，当时的电池性能根本满足不了乘用车的需求。在这个阶段，为了提高车辆的安全性和续航里程，车企开始尝试各种电池。镍氢电池具有稳定性高、生产成本低、低温性能好、回收价值高等优点，但是它的缺点也很明显，能量密度低，循环次数不太高，所以纯电动汽车使用镍氢电池并不合适。 电动汽车的发展也需要能量密度更高、循环性能更优的电池，为什么不是锂电池呢？因为锂电池还没有进入商业化阶段。4锂离子电池推动电动汽车的第二次繁荣，最早将锂离子电池商业化的是日本人，继吉野彰提出焦炭/LCO体系的锂离子电池之后，索尼将这套体系的锂离子电池商业化。刚开始的时候重量能量密度只有80Wh/kg左右，体积能量密度也只有200Wh/L(4.1V)。不过此后锂离子电池的发展驶入快车道，各种材料体系：钴酸锂、磷酸铁锂、三元作为正极，软碳、硬碳甚至硅碳作为负极，各种锂离子变体层出不穷，性能不断攀升。业界一度认为电池性能会以摩尔定律的速度提升——每18个月翻一番。 虽然“摩尔定律”还没有在电池上出现，但它的进步和前景让人难以低估它的想象力。锂离子电池凭借容量大、电压高、循环性能好等优越性能脱颖而出，成为最理想、最有前途的电池。锂离子电池作为车用动力显然比铅酸、镍氢更合适。
总体来看，商业化锂离子电池的能量密度、循环寿命、充电速率以及安全性都是前所未有的高，虽然与汽油的能量密度相比还有很大差距，但在零排放、技术进步、降低成本的背景下，大规模应用正逐渐被汽车厂商接受。 （1）汽车上的锂离子电池 1992年，日产开始研发电动汽车。与其他汽车公司不同的是，日产在研究电动汽车的同时也在研究电池。根据日产的解释，当时市场上并没有符合他们需求的电池，为了满足他们的需求，同时降低成本，研发电池势在必行。这或许是历史上第一次专门为汽车研发动力电池。 1997年，日产制造了全球第一辆使用圆柱形锂离子电池的电动汽车——Joy EV。这辆车最高时速可以达到120公里/小时，每次充电续航里程超过200公里——可以说，这已经是一辆像样的汽车了。
Joy EV，世界上第一款使用锂离子电池的电动汽车
此后，锂离子电池汽车正式登上舞台。或许是看到了动力电池的发展前景，2000年，材料行业知名企业LG化学也在其密歇根研发基地开始研发动力电池，2009年，LG化学还与现代起亚开始研发其首款动力电池。除此之外，全球还有许多知名和不知名的企业在研究电池，尝试将其用作汽车的动力电池，其中就包括中国的比亚迪。比亚迪在电子产品和电池的研发和生产方面有着多年的经验。创始人王传福2003年收购秦川汽车，虽然最初造的是燃油车，但一心想做电动车。在电池性能受限的情况下，比亚迪的商业化路线是先做双模车。 同样是在2003年，比亚迪开始启动双模电动车的研发项目，并于2008年推出了F3DM双模电动车。双模电动车是由燃油和电力两个系统并行驱动，并不属于纯电动车。 （2）特斯拉大胆抢先。各路英雄豪杰努力研发，但没有一个人敢将电池用在纯电动车上进行商业化，而最先尝试的，就是现在被世人所知的特斯拉。这家成立于2003年、以伟大的电气工程师尼古拉·特斯拉命名的公司，目标是研发电动汽车。特斯拉创始人之一马丁·艾伯哈德是一位跑车爱好者，深切关注美国对中东石油进口的依赖以及全球气候变暖问题，这最终促使他与马克·塔彭宁共同创立了特斯拉。两位创始人自己并没有研发生产电池的能力，只能从市场上挑选合适的电池。 经过神农尝百草般的试验，他们选择了标准化已久、一致性最好、能量密度高、成本低的18650圆柱形电池。2008年，特斯拉跑车上市，这应该是锂电池首次进入商业化纯电动汽车。
特斯拉跑车
但18650电池普遍用于电子产品，其散热、安全性并非为汽车产品所设计，为此特斯拉采用了全球顶尖的电池管理系统，以保证电池的稳定性。但由6831节18650电池组成的电池系统，在传统汽车行业看来，是业余的，至少是妥协的选择。 （3）车用锂电池工厂的出现。其他公司没有获得先机，但也忙得不可开交，从出身和研究方向来看，他们更像是正规军。2009年1月7日，成立七年的A123宣布计划在美国密歇根州东南部建设电池工厂，并称这将是“第一家车用锂电池工厂”。成立于2001年的A123，一开始并不是汽车电池制造商，但顶着麻省理工研究员的光环，公司产业化是从电动工具电池开始的。 它成立之初，只有美国能源部10万美元的科技项目基金。经过几年的发展，公司不断发展壮大，发展路径也日趋清晰。他们开始将目光锁定动力电池市场，汽车动力电池市场是他们的重中之重。在A123宣布成立汽车锂电池厂的同时，日产与NEC也在成立合资公司AESC。AESC主营锂电池电芯、模组和锂电池组的生产，产品供应给日产的电动车和混合动力车，当时的目的也是替代电动车使用的镍氢电池。2010年底，日产首款纯电动车Leaf上市，相比于小批量生产的特斯拉，Leaf真正实现了电动车的量产和销售。A123和AESC应该是最早专门为电动车开发电池的公司。 A123的独特之处在于，它有办法将锂离子电池的磷酸铁锂正极材料制成均匀的纳米级超小颗粒，由于颗粒和总表面积的急剧增加，大大提高了电池的高放电功率，而整体稳定性和循环寿命却不受影响。A123凭借其独特的技术迅速成长，还获得了美国能源部1500万美元的合同，用于开发新一代电动汽车（HEV）电池。这意味着它得到了国内外汽车制造商的重视和信任，成为清洁能源汽车行业的标杆企业。当然，A123也与通用汽车、菲斯克、德国宝马等主流汽车制造商建立了供应关系。即使是A123这样的专业公司也经历过大规模的召回事件。2012年，由于安装在菲斯克卡玛电动汽车上的动力电池存在制造缺陷，这些电池组过早失效，性能下降，寿命缩短。A123不得不召回这些电池。 2012年7月，这家掌握磷酸铁锂电池核心技术的公司在累计亏损约7亿美元的背景下申请破产，最终被万向集团收购。
菲斯克 Karma 电动车
而AESC的发展则顺利得多，其生产的锂离子动力电池主要搭载在日产聆风和部分混动车型上，在2014年全球动力电池供应商排名中，AESC仅次于特斯拉使用的电池公司松下。AESC最初选择的走的是锰酸锂动力电池路线，其产品以安全性著称，但在能量密度上并不突出，虽然AESC不断提升能量密度，但由于供应品牌相对单一，规模和成本无法降低。日产转让部分股权后，AESC最终被中国远景集团收购，不过AESC仍在为日产供货，并试图抢占中国市场先机。A123和AESC两支“常规力量”在能量密度和充放电速率上表现不俗，但在生产和使用环节，却一个输在安全，一个赢在安全。全球搭载AESC的聆风电动车起火的案例屈指可数。 相比特斯拉的几十次起火，安全性高了一个数量级，AESC的产品在安全性上无疑已经接近车规级产品的要求。行业还在担心AESC产品能量密度不够、衰减相当厉害等问题。在此基础上，电动车和电池行业吹响了汽车动力电池研发和生产的号角。因为全球电动化形势发生了很大变化。特斯拉后来挺过了美国金融危机，迎来了Model S的巨大成功，后续的Model X和Model 3又将其推上了全球电动车标杆的位置。
电动汽车潮流兴起，加之全球各国政府越来越重视环保问题，内燃机汽车被曝出多起排放造假丑闻，传统车企面临巨大压力。中国在电动汽车发展上投入巨资，势头之猛让传统汽车强国心生畏惧……诸多因素叠加，电动汽车潮流席卷全球，而电动汽车的核心竞争力在于电池。越来越多的车企和电池企业开始研发动力电池，希望抓住电动汽车这个牛鼻子。5 迈向“汽车级”动力电池新一轮的动力电池竞争，不再是特斯拉“用什么用什么”的逻辑，而是按照A123和AESC指引的方向，从汽车的需求出发，定义汽车动力电池，并需要电池企业合作才能实现。 在决定主攻新能源汽车后，大众、宝马、戴姆勒、现代等企业纷纷向上游布局动力电池，投入巨资研发、参与电池生产，不少企业设立了电池研发中心，有的成立独资或合资企业生产电池。他们入手的标准，自然是引用汽车级零部件的要求，做汽车级的动力电池。我国对新能源汽车作为战略性新兴产业投入巨大，我国动力电池企业也比较早实现车辆配套和商业化，也开始探索汽车级动力电池，代表企业有比亚迪、宁德时代等。在F3DM之后，比亚迪也在2011年开始推出纯电动车型，并从电动大巴、电动出租车入手，逐渐拓展到私人电动车产品。比亚迪既生产汽车，也生产电池，在应用方面走在了前列。比亚迪早已是全球最大的电动汽车制造商。 虽然已被特斯拉超越，但依然是领先企业之一，并一直在根据汽车需求对动力电池进行改进和升级。
比亚迪F3DM
比亚迪的造车历史并不长，并不能代表车企的标准。不过，近期，丰田、奥迪等传统汽车巨头纷纷表示愿意与比亚迪合作，采用比亚迪的动力电池。由此可见，比亚迪的动力电池已经接近世界一流的汽车标准。另一家公司——宁德时代，成立于2011年，其前身是消费电池巨头ATL。宁德时代最早的动力电池业务，是与华晨宝马合作。宝马集团曾向宁德时代提供了800多页的动力电池生产标准。为了帮助宁德时代生产出符合华晨宝马要求的动力电池，宝马集团的高级工程师在宁德呆了两年多。最终，宁德时代的动力电池搭载在了宝马多款电动和插电式混动车型上，目前是宝马最大的动力电池供应商。由于宝马的“认证”效应，其他车企认为宁德时代产品应该符合汽车动力电池的标准，于是纷纷采购。 2018年，CATL成为全球最大的动力电池供应商。截至2018年，中国累计动力电池产量达到70.6GWh，占全球约一半。我们估算，全球累计装车动力电池近100万只。然而，我们完全掌握了车用动力电池吗？用电池在车上就没有问题吗？谨慎一点，没有。比如安全隐患。特斯拉电动车风靡全球，但起火事件频发，虽然马斯克多次证明起火概率不比燃油车高，但外界质疑声依然难以化解。
一个强烈的疑问是，燃油车起火往往是车主滥用导致的，电动车起火时，车主和车厂可能都不知道原因。在发生数起起火事件后，特斯拉还下调了动力电池的可使用续航里程，可见其对动力电池的耐用性没有信心。比如能量密度、成本还有待提升，虽然主流电动车续航里程已经超过400公里，比上一代提升不少，但与燃油车相比还是相差甚远。另外，因为电池价格昂贵，电动车比燃油车贵很多。比如全生命周期的一致性还有待提升，很多电动车用两三年后续航里程就大打折扣，而燃油车就没有这个问题……问题涉及方方面面。简单来说，动力电池能不能达到跟其他汽车核心部件一样的标准？换言之，动力电池是否已经达到“汽车级”？（1）动力电池引入“汽车级”概念。 车厂和动力电池都在潜心研发车规级动力电池，然而一个新的玩家，却把“车规级”这个概念带给了整个行业和消费者。2019年11月27日，蜂巢能源常州动力电池工厂投产，他们提出了“车规级”电池工厂的概念。蜂巢能源脱胎于2012年成立的长城汽车动力电池项目组，以车厂视角寻找合格的动力电池而诞生。2016年，项目组升格为动力事业部；2018年2月，从长城汽车独立成为蜂巢能源公司，走向动力电池研发生产之路。
其最初的意图是提供满足汽车需求的电池，即汽车级电池（2）探索汽车级电池的生产要求，尽管有许多动力电池测试，但在电力电池中，启动型号和机微是机微，行业是在霍尼科姆（）的生产过程中散布的汽车公司和电池公司（）的生产过程ISE使用CPK索引来测量过程功能越强，生产产品的质量和可靠性就越高。 一般而言，CPK为1.33或以上的产品可以批量生产，即收益率达到99.9937％，要求核心零件公司的CPK值为1.67，这意味着收益率是99.99994％的收益率。这意味着100万电池中的电池几乎没有电池，因此，电池的性能几乎完全一致，以满足汽车级电池的生产要求，必须从一开始就建立和管理工厂。
根据汽车公司的目标建立了一个标准工厂。例如，工厂的清洁度为10,000，在湿度控制的情况下，湿度比100,000级的湿度少于1％。
这主要是因为锂是一种具有活性的化学特性，如果反应中有其他杂质，将不可避免地会导致较大的内部电阻和高度的自我分离。电池的湿度将很高，充电后的水将分解，并且在电解质注入过程中，电池的内部压力将很高，电解质中的LIPF6会产生氟化物（HF）以形成气体，以遇到气体时会遇到水，从而造成诸如轰动的炮弹，并构成型号的命令。确保锂电池的生产质量。 It can be seen that the for and of the are one of the most basic and to . has also AI to in such as , burr , , , and to meet the for use. the as an , the of only uses AI in some and MES and , with the 1,500. has fully AI to form a more . seven- , , , , , , and time, it more than 2,500 in the to of .
在智能方面， 使用世界上最先进的电池自动化生产设备，其中的三个生产线在组装工作室中配置为“行业4.0”的设计概念，自动化速度最高为100％，这是各种各样的自动化率的率；工厂也达到了91.6％的态度，在三个阶段，蜂窝的智能将在第一个阶段实施。 在第三阶段，专家系统的判断将被馈回系统，然后将设备进行集中优化和调整，并将这些数据累积到模型中，并将其放入云中以控制和优化整个工厂。
产品检查的机器视觉
汽车级工厂的产量很高，并且在组装并加载到车辆之后，电池系统的性能不大，甚至是电池系统的性能，尤其是安全性，也可以保证的代理人何时将其投入到工厂的范围。我的智能，我们必须去一个建造工厂的地方，我们必须查看那里的电池场中是否有任何专业人员，通过AI系统，我们可以完全复制一个新工厂。低级成品，只能作为电池，能源储能电池和消费电池出售。 可以看出，与非自动化级相比，蜂窝电池厂可以建造并将其投入生产中，将大大改善，而自动电池的全面定义仍然需要，因此，它将更接近自动级别的自动化级。目前，中国汽车电池创新联盟还倡导了联盟的自动级电池的研究和促进S但不限于锂离子电池符合一系列标准，例如汽车级原材料，汽车级制造控制，汽车级系统设计和汽车等级测试规格。 因此，除了蜂蜜能源的汽车级制造能力外，蜂窝能量和整个行业还必须继续探索，总结和促进原材料，系统设计和测试规格，并基于对1799年的企业的全部探索，并且在220年的历史上都有更多的历史。可以被证明是可用的，经济的和安全的，人类的运输从传统的能源转变为清洁电力，这将是非常乐观的。