3月30日，寶馬在中國布局的又一款新能源車型——530Le插電混動版上市了，至此，寶馬品牌在中國的新能源產(chǎn)品陣營已擴(kuò)大到了6個車系。
對于CATL人來說，每個月都會有那么幾款配套自家電池的新車型上市。但在眾多值得歡慶的時刻中，這一次，是有些特別的。
因?yàn)椋@不僅僅是和寶馬合作的第4款車型的上市，也不僅僅是一個內(nèi)部最高獎項(xiàng)的榮譽(yù)。BMW 530Le，內(nèi)部項(xiàng)目代碼G38，簡簡單單幾個字母與數(shù)字，它們的背后——是一個行業(yè)難題的突破性解決方案，是締造出30多個專利成果的智慧，也是CATL從無名小卒到世界一流公司華麗轉(zhuǎn)身的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
CATL與寶馬的合作，始于2012年。在2013年末，第一款合作車型華晨寶馬之諾1E也順利上市了。有了這番順利磨合，或許在外界看來，作為第一家配套國際車企的中國電池企業(yè)，CATL似乎已將寶馬供應(yīng)鏈的“入場券”握在手中。但事實(shí)遠(yuǎn)非想象中的那般順利。
2014年初，CATL剛介入這個項(xiàng)目供應(yīng)商甄選時，韓系電池企業(yè)就已完成了第一輪送樣，而寶馬給候選供應(yīng)商設(shè)置的送樣截至?xí)r間，就在三周后。CATL必須在三周內(nèi)完成電芯的首次出樣，否則將失去該項(xiàng)目供應(yīng)商的甄選資格。而當(dāng)時，CATL連符合設(shè)計(jì)要求的電芯雛形都還沒有，一切都還是零。
這意味著，很有可能比賽尚未開始，CATL就輸在了起跑線上。
“太難了！”即使是現(xiàn)在，寶馬項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，朱博，想起這個近乎不可能的任務(wù)時，依然會捏一把汗，“20天，把電芯造出來，還要順利運(yùn)到德國交到客戶手上，太難了！正常來說，完成一次電芯出樣，就至少需要2個半月。
不凡的經(jīng)歷，從開始就注定了它的不凡。如此艱巨的一個任務(wù)，并沒有難住奮斗的CATL人。
一支由十幾位技術(shù)精英組成的核心團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)運(yùn)而生了。團(tuán)隊(duì)連續(xù)熬夜攻關(guān)，僅兩天就把電芯設(shè)計(jì)方案確定了下來；正常的電芯開模時間太長，就立即做方案優(yōu)化，最終成功將開模時間從50天縮減到了15天。
完成電芯的快速出樣，不是僅靠CATL內(nèi)部集中突破就能解決的問題，還需要供應(yīng)商的幫忙，比如說電芯頂蓋的制造。電芯頂蓋是電芯級別機(jī)械件中最復(fù)雜的一個，它把關(guān)了電芯的安全命門。在這個不到40平方厘米的鋁片上，包含了電芯的安全閥，絕緣件，極柱等十幾個精密器件，甚至其大小，都需經(jīng)過周密的計(jì)算。在CA TL確定頂蓋設(shè)計(jì)方案后，還需交由供應(yīng)商進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)。
為了不讓任何一個環(huán)節(jié)掉鏈子，產(chǎn)品開發(fā)吳總和質(zhì)量總監(jiān)孫總親自監(jiān)工，而負(fù)責(zé)電芯設(shè)計(jì)的李經(jīng)理更是在供應(yīng)商處駐廠了兩個星期，溝通一個零部件的制作細(xì)節(jié)，并與供應(yīng)商及時修改方案。
終于，在三周內(nèi)，CATL完成了電芯制成。
為了和時間賽跑，這批樣品電芯一下產(chǎn)線就被運(yùn)往了德國。和這批電芯一同從中國出發(fā)的，還有三個工程師，包括朱博自己。
“當(dāng)時，我們自己背著一個包，把電芯測試的常規(guī)儀器背到德國去，在我們的德國辦公室里進(jìn)行最后的電池測試。我們?nèi)齻€人日夜不休地測了三天，最后確定這兩百個電芯均性能良好，這才放心的交付給寶馬。”朱博回憶說。
僅僅用了所需時間的一半，CATL就把第一批向?qū)汃R送樣的電芯設(shè)計(jì)并制造了出來。并且，順利通過了寶馬的電池測試。
雖然已經(jīng)解決了一大難題，但真正的挑戰(zhàn)才剛剛開始。
2014年的動力鋰電池發(fā)展路線還是以磷酸鐵鋰材料體系為主，三元材料雖然能量密度更高，但當(dāng)時整個中國業(yè)界對于三元材料在鋰電上的應(yīng)用，都沒有滿足國標(biāo)中對過充的要求。國標(biāo)要求電池在200%SOC的情況下，電池不起火。但在當(dāng)時的技術(shù)條件下，通常三元材料電芯充電至170%SOC時，化學(xué)結(jié)構(gòu)就會坍塌，造成失效，最終帶來安全隱患。
其實(shí)，解決這個問題的原理并不復(fù)雜：只要讓電芯過充到一定的程度時自動內(nèi)部切斷電源，處于一個安全的狀態(tài)下不再充電，那么自然不存在過充起火的問題。但當(dāng)時整個中國鋰電行業(yè)，均沒有解決這個問題的突破性辦法。
然而，韓系電池企業(yè)的過充解決方案已相當(dāng)成熟。這讓CATL一下陷入了被動的競爭局面。
CATL電芯設(shè)計(jì)部的李經(jīng)理指出：“這個問題最大的瓶頸，是位于頂蓋上的安全裝置。”原來，電芯出現(xiàn)過充情況時，本可利用內(nèi)部產(chǎn)氣，形成外短路，同時產(chǎn)生的大電流可將電芯內(nèi)部正極端的保險絲熔斷。如此，即可切斷電芯內(nèi)部電源。但這股大電流可高達(dá)5000A，其產(chǎn)生的熱量可輕易熔斷一把扳手。對于當(dāng)時的過充安全保護(hù)裝置而言，很難負(fù)荷如此大的電流。
為了解決三元電芯的過充問題，產(chǎn)品開發(fā)吳總親自帶隊(duì)研發(fā)，先后嘗試了二十多種方案。即使凌晨已至，如果有需要，吳總還會親自跑到實(shí)驗(yàn)室里了解樣品的測試數(shù)據(jù)。“甚至有一次，我從樣品生產(chǎn)線上下來已經(jīng)是凌晨一點(diǎn)多了，還看到吳總帶來兩個工程師趕去實(shí)驗(yàn)室看結(jié)果。”當(dāng)時不顧一切的奮斗畫面，對朱博來說依然歷歷在目。
一遍又一遍的設(shè)計(jì)，模擬，測試，推翻，再設(shè)計(jì)，再模擬，再測試……在苦心鉆研了3個月后，一項(xiàng)顛覆國內(nèi)鋰電行業(yè)的技術(shù)成果誕生了。CATL通過巧妙的變截面設(shè)計(jì)，使頂蓋上的安全裝置既能在140%SOC過充情況下順利形成短路，又能完美負(fù)荷超過5000A的大電流。
這一看似簡單的改變，實(shí)際上是超過35項(xiàng)專利的智慧結(jié)晶。這一成果后來被應(yīng)用到了CATL所有的三元電池產(chǎn)品上，隨后更被業(yè)界廣泛采用，推動了三元材料在動力鋰電池上的使用。
解決三元電芯的過充問題，只夠與韓系電池企業(yè)在技術(shù)上比肩，真正讓CATL產(chǎn)品脫穎而出的，是比對方優(yōu)異的循環(huán)壽命。這款電芯經(jīng)過了5000次充放電的測試，確保即便是完全充放電5000次之后，還能有80%以上的電池容量。這就意味著如果每天完全充放電一次，在13年的時間內(nèi)，電芯的性能幾乎沒有變化，這在同類電芯中是沒有的。
最終，這款能力密度高達(dá)165Wh/kg、循環(huán)壽命達(dá)5000次的插電式動力電芯成功獲得了寶馬的認(rèn)可。
G38項(xiàng)目，給CATL帶來了一筆可觀的訂單，產(chǎn)出了近40項(xiàng)專利，鍛造了一批日后成為CATL中流砥柱的人才，但它帶給CATL的，遠(yuǎn)不止此。
經(jīng)歷過這個時期的CATL人都認(rèn)同這樣一個說法——在這次項(xiàng)目的洗禮下，CATL開始從一家追隨浪潮的中國鋰電制造企業(yè)，走向世界一流的鋰電研發(fā)制造企業(yè)。
“對我個人而言，我第一次知道了動力鋰電池的開發(fā)到底意味著什么。”朱博說，“以前，我們可能是只知道如何去盡力滿足客戶的需求，但從G38這個項(xiàng)目開始，我們知道了如何正確的理解客戶需求，如何主動的創(chuàng)造真正合適的解決方案。在這個前提下，我們才真正得到了客戶的認(rèn)可，成為真正能夠參與全球競爭的鋰電供應(yīng)商。”
