制造宁德时代

在近百米高、电芯形状的宁德时代总部大楼隔壁，有一座不起眼的五层白楼。理论上，这里最多一天可以用掉数万度电。

楼里没有什么重型设备，但放着7000个金属温箱——小的冰柜尺寸、大的相当于半个集装箱。这些温箱各自设置了不同的温度，每个装有一到两块汽车电池。

其中最长寿的一块电池已经在箱子里待了八年多，每3小时充满电再放空。这些电够让一辆轿车正常开150万公里，绕赤道跑37圈。电动车普遍的质保是要求开15万公里，电池不报废。和楼里其他上万块电池一样，它的数据会传到宁德时代的服务器里，用来分析电池在使用中的化学和物理反应。

这块电池2014年进入温箱时，宁德时代刚成立三年，现在安置这块电池的厂房还是一片稻田。当时特斯拉的Model S刚在中国销售，需要从美国海运而来。而全球最大的电池公司还是松下。

等这块电池完成八年测试，全球每生产100辆电动车，就有超过37辆装着宁德时代的电池。宁德时代也变成了一个市值万亿元人民币的制造巨头。

宁德时代的成功有白名单政策的帮助，也因为它领先的市场判断：它最早做成了续航更高的三元锂电池，也提前为电动车爆发备足了产能。

按一般规律，当对手看明白了领先者的成功路径、当竞争变得更充分、当车企也想摆脱单一大供应商，追赶与挑战将随之而来。但2022年结束时，宁德时代全球市占率比前一年还上升了4.4个百分点。原先倒戈的客户也在回头。据《财经》了解，2021年一度传出在新车中不再装载宁德时代电池的广汽，去年又开始使用宁德时代电池，供应比例已达约40%。

在电池原材料暴涨的2022年，宁德时代控制的锂矿资源还没能大规模开采，但毛利率依然保持在行业二三名的2倍以上。

这背后是一项非常基础，但不易观察的能力：制造能力。制造业的竞争总是工厂的竞争。

通过走进宁德时代工厂，采访十多位宁德时代工程师和外部供应商，我们试图拆解宁德时代的制造能力及其进化机制。

改进每一个工序，哪怕一次只提升万分之一

大规模制造业的本质总是以尽可能低的成本，造出更好的东西，并提供足够的产能。宁德时代保持领先的奥秘非常简单，但也难以追赶。

那座装着7000个温箱的小楼是这种制造能力的一个缩影。这让一位全球电池厂商人士感到惊奇：“我们从来没有这么多温箱，也不需要测试这么多电池。”

动力电池极片构成

离开测试楼，再开10分钟车，就到了主要为特斯拉生产电池的宁德时代Zl基地。今年1月，记者在这里看到了电池生产的后段工序。走廊玻璃后的产线非常洁净，淡灰色的空间布满各种设备，一眼望不到头。产线上的工程师全套防尘服、鞋套和头套。多数人穿白衣，这是宁德时代员工，偶尔出现的黄衣是车企人员。厂房每小时要过滤25次空气，洁净度与心脏搭桥手术室相当，面积则是1000倍。整条电池产线长约1500米。宁德时代31个生产基地有上百条这样的生产线。

汽车组装类似拼乐高积木，一辆车最快不到24小时就可以从零部件变成整车下线。而电池制造是要把一堆原材料变成制成品，整个流程约15天，有20多个大工序，涉及各类化学、物理处理和各种性质不同的材料。电池公司要严密控制不同工艺和材料的衔接，操控精度从微米级延伸至米级。

汽车电池的复杂还在于，一块汽车动力电池中会包含上百个电芯。要保证电池足够安全、性能达标，需要这100个电芯具有极高的一致性。电池公司不仅要把电芯造得像“双胞胎”，还要用配套的BMS（电池管理系统）持续管理和监测已出厂电池的质量。相比一般只有两块电芯组成的手机电池，汽车电池像—个会呼吸的集群，需要BMS这个微型计算机掌控它的生命周期。

多电芯特性也增加了规模难度。宁德时代去年生产了190GWh动力电池，相当于2亿个电芯，再小的问题，乘以2亿都是大问题。宁德时代追求的目标是：要求市场上能买到的坏品比例是十亿分之一，即1000万台车中只允许出现一颗坏电芯。这比整车制造追求的百万分之一坏品率又上了几个台阶。

在这个长流程、高要求、大规模的制造竞赛中，宁德时代领先已久。

良率是衡量制造能力最直接的指标，它指投入相应原材料后，最终制成合格成品的比例。良率直接影响成本。

宁德时代方形电池良率目前约93.5%，为行业最好表现。行业制造方形电池的普遍良率在87%-89%之间。这意味着，生产同等数量的电池，它的直接材料成本会比竞争对手少4%左右。

整体良率又是各工序良率相乘的结果。电池制造有20多个大工序，如果每个工序的良率是99%，整体良率只有81.7%;当每个工序良率降至98%，整体良率会骤降至66.7%。

宁德时代93.5%的良率意味着它在工艺上几乎没有短板。它不能只把少数几个环节做到极致，而是必须做好每一件事。整体强，是因为每一点都比别人强一点。

这首先表现在那些最卡电池良率的环节上，包括涂布、卷绕和极耳焊接等。

理解涂布需要先了解电池构造，它由正、负极、铝箔、铜箔、隔膜和电解液等材料组成。其中正极、负极都是浆状物，造电池时需要把正极涂在铝箔两面，把负极涂在铜箔两面，再用膈膜把它们隔开，就像在面包片的两面抹奶油，这即是“涂布”。

与抹奶油不同的是，这里的“面包片”极大、极薄。在铜箔上涂负极材料时，产线上的铜箔一般宽1米、总长5000米、厚度仅为6微米，不到头发丝十分之一。

涂布机下有很多滚轮，会抻着露在外面的长约百米的铜箔向前移动经过料刷。从远处看，它就像一片静止的、没有一丝波纹和杂质的黑色水面。

动力电池制造主要环节

涂布环节典型地体现了电池制造的“既要又要”：既要高良率，又要高效率和产品性能。这几者常常矛盾。

由于铜箔太薄，在运动中易被扯皱、扯坏，所以涂布机不能运转太快，但为了生产速度和效率，也不能运转太慢。行业一般能做到每分钟涂60米，宁德时代现在可以做到100米。

宁德时代涂布时用的铜箔也比业界一般使用的6微米铜箔更薄，只有4.5微米。这会增加难度、影响良率，但能减少单位体积电池的重量并增加正负极材料占比，从而提升能量密度和续航里程。在使用了更薄的铜箔后，宁德时代依然保持了涂布的良率。

再往下，电池制造的高难度环节还有卷绕和极耳焊接。

还是用做蛋糕类比，在涂布到卷绕之间，涂好奶油的“面包片”会被刮掉数条“奶油”，暴露出细窄的铜箔和铝箔；接着沿铜箔、铝箔边缘，“大面包片”会被裁成长10米、宽十多厘米的细条，细条一侧的铜箔和铝箔会被切成锯齿状，突出的部分即是“极耳”。

这就得到了一条条边缘带有极耳的极片。卷绕就是把这些极片卷成极卷，期间不能有任何打皱、弯折、撕裂。

卷绕的难点还有对齐：由于极片由正、负极、隔膜等层叠而成，卷到最后一圈时，处于不同层的各种材料会略微不齐。宁德时代要求卷绕后，末端露出的正、负极边缘差距不能超过0.2毫米，是总长10米的五千分之一。

据《财经》了解，宁德时代卷绕良率是99.8%，行业平均水平在97%左右。

极耳焊接则是电池生产中良率最低的环节。

这之前，卷好的极卷已被拍扁、放入铝壳中，朝上一面是带极耳的一侧。极耳焊接就是把突出的数十层薄极耳与电池顶盖上的极柱焊到一起。

这一过程的难点在于精确控制激光焊接设备的输出能量。如果能量太大，部分极耳会被焊穿或两层极耳会粘在一起；如能量太小，又会有少数极耳虚焊、漏焊，两种情况都会导致电池短路。这就像要求一个人以一秒一次的频率朝同一位置连续射击，不仅要枪枪命中，还要保证每颗子弹力道一致。

据了解，二线电池厂商极耳焊接环节的良率目前约94%，宁德时代也只能做到97%。这看似不低，但在电池制造的大多数工序中，宁德时代的良率都能达到99%及以上。

极耳焊接再次显示了电池制造中，对良率和性能的艰难平衡：为提升续航里程，现在各公司都希望把单颗电芯做大，这就会增加极耳层数和焊接难度。

在“200层极耳挑战赛”中，尚未有人达到足以量产的良率，宁德时代进度领先。一位激光焊接设备供应商称，宁德时代目前能做到200层极耳一次焊好190层，其他公司能做到约160层。

在对整体良率影响甚微的细节上，宁德时代也在不断逼近极限。

比如宁德时代发现，焊接电池顶盖时，夹具与顶盖接触点到焊缝的距离也会影响良率。宁德时代会把这一距离控制在1.2毫米-2毫米。一家公司了解到这个信息之后，按这一参数焊了一个月顶盖后发现，良率确实提升了万分之二。

另一个例子是清洁设备时宁德时代会用无水乙醇，而不少电池公司会用高浓度酒精。无水乙醇的含水量只有0.08%，能减少环境中的水分，提升激光焊接等设备工作时的稳定性，而高浓度酒精含水量是5%。“这个动作对良率提升可能只有万分之几，但宁德时代还是做了。”一位宁德时代设备商说。

以宁德时代去年3286亿元的收入和307亿元的净利计算，在优质产能相对缺乏时，哪怕只提高万分之一的良率也会增加3000万元收入。而大量“万分之一”的积累下，良率每提升1个百分点，就对应约30亿元收入、3亿元新增净利。

已经成为第一的宁德时代，依靠制造能力与规模产生了一种正反馈循环：它赚走了行业最多的钱，有更多钱改进研发和制造，又能以更低成本提供更多、更好的产品，再赚取更多钱。

它比其他公司更有能力和意愿去发掘和执行每一个微小细节的提升。这些工艺诀窍和生产知识构成了宁德时代细密的制造壁垒。综合多位宁德时代工程师的信息，目前宁德时代有近千条工艺诀窍，卷绕、焊接等难度较高的工序各有超过150条诀窍。想在制造上追上宁德时代的对手，需要掌握数量庞大的工艺方法，他们很难靠模仿一两个要素就快速获得成功。

一套系统持续改造着电池工厂

宁德时代积累各种生产知识的速度还在加快。宁德时代的近千条工艺诀窍中，有近200条是去年新增的。

一位二线厂商电池工程师说，自己也不明白宁德时代的大量生产技巧“为什么要这样做，但确实有效”。他所在的公司也因此高价挖过不少宁德时代的工程师。

但宁德时代能通过一套机制持续优化生产效率：材料与设备研发能力，智能化生产系统和高频“横展”机制。

锂电设备龙头先导智能的一位人士称，宁德时代在一些设备上并不依赖供应商。在宁德时代工程制造体系下有设备开发科，他们会自己开发设备原型，验证可行性后，再把技术设想交给先导等公司实现。

去年，先导的工程师找德国激光器供应商IPG做实验时才发现，宁德时代已先于他们与IPG做了测试。这位先导人士认为，宁德时代的设备开发技术能力不弱于先导。