1.2 課題研究的目的與意義

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)石化能源的利用，帶動(dòng)了人類工業(yè)文明的進(jìn)步。但是，地球上的石化燃料儲(chǔ)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(guó)對(duì)能源供給安全的關(guān)心顯著加強(qiáng)。因此，發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，減少對(duì)以石油為代表的傳統(tǒng)能源的依賴，對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)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(gè)耗能領(lǐng)域，交通運(yùn)輸領(lǐng)域的石油消耗十分突出，既增加了國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)石化能源的依賴，又加深了能源生產(chǎn)與消費(fèi)之間的矛盾，同時(shí)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(duì)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(guó)自2007年以來一直是全球能源性碳排放較多的國(guó)家，2010年碳排放達(dá)到75億t。2020年我國(guó)汽車保有量有望超過美國(guó)，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(diǎn)，也是直接降低對(duì)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(fèi)市場(chǎng)的需要。截止到2019年，我國(guó)的人均汽車保有量大約是0.19輛，雖然我國(guó)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(guó)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(guó)汽車市場(chǎng)的潛力在過去幾年得到了相當(dāng)大的釋放。汽車消費(fèi)依然旺盛，截止到2019年6月底，全國(guó)汽車保有量已達(dá)2.5億輛。如此火爆的車市，根本原因在于全民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，普通家庭成為汽車消費(fèi)市場(chǎng)的絕對(duì)主力。汽車作為一種商品，其“經(jīng)濟(jì)適用性”成為廣大普通消費(fèi)者的關(guān)鍵考量標(biāo)準(zhǔn)。然而國(guó)內(nèi)油價(jià)與世界接軌并持續(xù)走高，已成消費(fèi)者對(duì)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(zhēng)取消費(fèi)終端，謀求利潤(rùn)和市場(chǎng)份額。

發(fā)展與使用電能的新能源汽車，對(duì)整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(yùn)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(dòng)汽車使得交通運(yùn)輸能源多樣化、可再生化，降低國(guó)家對(duì)石油進(jìn)口的能源依賴度，提高國(guó)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(gè)產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋較廣，可以帶動(dòng)電池、儲(chǔ)能和電網(wǎng)等一系列行業(yè)進(jìn)步，促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此被認(rèn)為將是全球下一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，有利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。

動(dòng)力電池是新能源電動(dòng)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(guó)新能源汽車迅猛發(fā)展，在國(guó)家補(bǔ)貼政策的感召下，動(dòng)力電池行業(yè)受到了資本市場(chǎng)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(shí)，行業(yè)也出現(xiàn)了階段性、結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩。國(guó)家有關(guān)部委及時(shí)出臺(tái)政策，提升電池技術(shù)準(zhǔn)入和補(bǔ)貼門檻，三元材料漸漸成為高端動(dòng)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(yán)重不足。特別是隨著后補(bǔ)貼時(shí)代的到來，動(dòng)力電池產(chǎn)能結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)生重大的調(diào)整，整個(gè)動(dòng)力電池行業(yè)將面臨巨大的挑戰(zhàn)。

動(dòng)力電池是新能源汽車的核心部件，對(duì)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(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模上雖然取得進(jìn)步，但產(chǎn)品質(zhì)量與制造水平還不足以支撐我國(guó)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(jìn)口三大問題。

（1）動(dòng)力電池單體一致性低 由于動(dòng)力電池的生產(chǎn)流程很長(zhǎng)，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(diǎn)。單體電池一致性直接決定了批量動(dòng)力電池成組后的電性能乃至安全性能。

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

（3）帶動(dòng)核心智能裝備的國(guó)產(chǎn)化 動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)作為知識(shí)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(gè)產(chǎn)業(yè)鏈能力提升密切相關(guān)。因此，為了保持我國(guó)鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)可持續(xù)的發(fā)展，必須要提高國(guó)產(chǎn)短板裝備制造水平。

國(guó)際上，以松下、LG和三星為代表的國(guó)際三巨頭長(zhǎng)期以來占據(jù)著市場(chǎng)的領(lǐng)先地位。在我國(guó)以力神、寧德時(shí)代、比亞迪（BYD）和合肥國(guó)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中不斷成長(zhǎng)，目前已經(jīng)能夠與國(guó)際巨頭一較高下。但我國(guó)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(chǎng)不斷提高的要求，使得我國(guó)動(dòng)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(jìn)步以及市場(chǎng)需求，發(fā)展高端產(chǎn)能勢(shì)在必行，發(fā)展鋰離子電池智能制造也尤為重要。

本課題對(duì)鋰離子動(dòng)力電池生產(chǎn)成本高、單體一致性低，以及生產(chǎn)過程對(duì)智能裝備、質(zhì)量管控、精細(xì)化生產(chǎn)管理等智能化要求高的特點(diǎn)進(jìn)行研究，旨在通過建設(shè)智能化的動(dòng)力電池工廠，重點(diǎn)提高動(dòng)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(yùn)營(yíng)，降低動(dòng)力電池生產(chǎn)的制造成本和人工成本，滿足動(dòng)力電池成本穩(wěn)步下降的市場(chǎng)趨勢(shì)，滿足新能源汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。