1.2 課題研究的目的與意義

現(xiàn)代社會對石化能源的利用，帶動了人類工業(yè)文明的進步。但是，地球上的石化燃料儲量有限，并且石油的大量消耗帶來了碳排放增加、環(huán)境污染等一系列問題。近年來，各國對能源供給安全的關(guān)心顯著加強。因此，發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，減少對以石油為代表的傳統(tǒng)能源的依賴，對國家的經(jīng)濟發(fā)展、能源供給安全等，均有著戰(zhàn)略層面上的重要意義。

在各個耗能領(lǐng)域，交通運輸領(lǐng)域的石油消耗十分突出，既增加了國民經(jīng)濟對石化能源的依賴，又加深了能源生產(chǎn)與消費之間的矛盾，同時CO₂排放持續(xù)增加。隨著資源與環(huán)境雙重壓力的持續(xù)增大，為緩解石油資源短缺局面，降低汽車燃油對環(huán)境的污染，發(fā)展新能源汽車已成為未來汽車工業(yè)發(fā)展的方向。

首先，發(fā)展新能源汽車是節(jié)能減排的需要。我國自2007年以來一直是全球能源性碳排放較多的國家，2010年碳排放達到75億t。2020年我國汽車保有量有望超過美國，每年消耗成品油3億t以上。因此，發(fā)展新能源汽車，自然成為節(jié)能減排的重要著手點，也是直接降低對石油依賴度的手段，有利于緩解日益突出的能源安全和環(huán)境問題。

其次，發(fā)展新能源汽車是消費市場的需要。截止到2019年，我國的人均汽車保有量大約是0.19輛，雖然我國汽車保有量比較大，但是人均汽車保有量還是比較低的。美國的人均汽車保有量大約是0.8輛，日本的人均汽車保有量大約是0.60輛。我國汽車市場的潛力在過去幾年得到了相當(dāng)大的釋放。汽車消費依然旺盛，截止到2019年6月底，全國汽車保有量已達2.5億輛。如此火爆的車市，根本原因在于全民經(jīng)濟的發(fā)展，普通家庭成為汽車消費市場的絕對主力。汽車作為一種商品，其“經(jīng)濟適用性”成為廣大普通消費者的關(guān)鍵考量標(biāo)準(zhǔn)。然而國內(nèi)油價與世界接軌并持續(xù)走高，已成消費者對行車成本的最大憂慮。因此，油耗低甚至零油耗的新能源汽車，便呼之欲出了。車企紛紛推出自己的節(jié)能汽車，爭取消費終端，謀求利潤和市場份額。

發(fā)展與使用電能的新能源汽車，對整個經(jīng)濟社會起到積極作用。首先，可減小交通領(lǐng)域的碳排放，減少傳統(tǒng)交通運輸工具帶來的廢氣、粉塵和噪聲問題，有益于環(huán)保；其次，電力驅(qū)動汽車使得交通運輸能源多樣化、可再生化，降低國家對石油進口的能源依賴度，提高國家能源安全水平；最后，作為新興產(chǎn)業(yè)，新能源汽車的整個產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋較廣，可以帶動電池、儲能和電網(wǎng)等一系列行業(yè)進步，促進汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此被認為將是全球下一個重要的經(jīng)濟增長點，有利于我國經(jīng)濟長期可持續(xù)發(fā)展。

動力電池是新能源電動汽車的心臟，更是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。近年來，我國新能源汽車迅猛發(fā)展，在國家補貼政策的感召下，動力電池行業(yè)受到了資本市場的青睞，參與者紛紛涌入，給行業(yè)帶來了具大的活力。然而，產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時，行業(yè)也出現(xiàn)了階段性、結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩。國家有關(guān)部委及時出臺政策，提升電池技術(shù)準(zhǔn)入和補貼門檻，三元材料漸漸成為高端動力電池的主流技術(shù)選擇。但是，三元體系產(chǎn)品的高端制造產(chǎn)能受高技術(shù)壁壘的制約，出現(xiàn)嚴重不足。特別是隨著后補貼時代的到來，動力電池產(chǎn)能結(jié)構(gòu)將會發(fā)生重大的調(diào)整，整個動力電池行業(yè)將面臨巨大的挑戰(zhàn)。

動力電池是新能源汽車的核心部件，對新能源汽車行業(yè)發(fā)展起到舉足輕重的作用。自2014年來，我國動力電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模上雖然取得進步，但產(chǎn)品質(zhì)量與制造水平還不足以支撐我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)、健康發(fā)展，迫切需要通過建立智能制造新模式來解決目前主要存在的質(zhì)量水平不高、平均制造成本過高和核心裝備依賴進口三大問題。

（1）動力電池單體一致性低 由于動力電池的生產(chǎn)流程很長，工藝參數(shù)很多，如何在電極粉漿、涂敷、壓切、卷繞、裝備和化成各主要工序過程中確保單體電池的一致性，是行業(yè)普遍存在的難點。單體電池一致性直接決定了批量動力電池成組后的電性能乃至安全性能。

（2）動力電池制造和人工成本 新能源純電動汽車整車成本近一半都是動力電池的成本，由于新能源汽車整車價格居高不下，汽車電動化的推進始終不能盡如人意。因此，要想讓電動汽車走進普通家庭，必須要降低動力電池的成本。

（3）帶動核心智能裝備的國產(chǎn)化 動力電池產(chǎn)業(yè)作為知識密集型、資金密集型產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品性能的提升與原材料廠商和裝備制造商整個產(chǎn)業(yè)鏈能力提升密切相關(guān)。因此，為了保持我國鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)可持續(xù)的發(fā)展，必須要提高國產(chǎn)短板裝備制造水平。

國際上，以松下、LG和三星為代表的國際三巨頭長期以來占據(jù)著市場的領(lǐng)先地位。在我國以力神、寧德時代、比亞迪（BYD）和合肥國軒為代表的眾多企業(yè)，經(jīng)過多年的積累和砥礪前行，在市場競爭中不斷成長，目前已經(jīng)能夠與國際巨頭一較高下。但我國還有大量中小規(guī)模的電池企業(yè)，由于技術(shù)落后不能滿足市場不斷提高的要求，使得我國動力電池行業(yè)產(chǎn)生了總體產(chǎn)能過剩，高端產(chǎn)能不足的結(jié)構(gòu)性失衡。隨著電池技術(shù)和新材料的不斷進步以及市場需求，發(fā)展高端產(chǎn)能勢在必行，發(fā)展鋰離子電池智能制造也尤為重要。

本課題對鋰離子動力電池生產(chǎn)成本高、單體一致性低，以及生產(chǎn)過程對智能裝備、質(zhì)量管控、精細化生產(chǎn)管理等智能化要求高的特點進行研究，旨在通過建設(shè)智能化的動力電池工廠，重點提高動力電池產(chǎn)品制造的一致性，改善電池系統(tǒng)成組后的安全特性。通過智能化的車間管理和工廠運營，降低動力電池生產(chǎn)的制造成本和人工成本，滿足動力電池成本穩(wěn)步下降的市場趨勢，滿足新能源汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。