2003 年7 月16 日，陳立泉院士在深圳高新技術成果交易會院士論壇上做題為《新能源體系將化解能源危機》的報告，指出：鋰離子電池作為一種清潔、高效的能源，具有高能量、長循環(huán)壽命、高電壓等優(yōu)點，通過使用鋰離子電池、太陽能電池等新型能源，建立分散的能源體系，是有效解決能源問題的辦法；新能源機組的發(fā)展、開發(fā)和使用新的清潔能源以及建立分散的能源體系將成為當代動力工業(yè)的新追求。這是我聽到的最早的解決能源問題的新思路，正是受到這一思路的啟發(fā)，我開始把自己工作的重點從機器人自動化技術轉向用機器人自動化技術解決電池制造及裝備問題。開始注重于使用裝備解決動力電池制造問題，通過電池驅動汽車以解決交通污染問題，直到今天迎來更大的制造能源產業(yè)機遇。
自《先進儲能電池智能制造技術與裝備》由化學工業(yè)出版社于2022 年7 月出版以來，引起不少業(yè)界朋友的關注和討論，我和撰寫團隊深表感謝！ 為我們的努力能給電池制造產業(yè)帶來一點有價值的知識感到由衷欣慰！ 然而，通觀全球制造業(yè)的發(fā)展，我們認識到電池制造產業(yè)還有許多需要改善、提升的地方，這正是本書希望探討的內容。
自2015 年以來，雖然我國電池產業(yè)輸出產能一直保持全球第一，近幾年占比還超過了60%，但我們并不完美，我們的材料利用率較低，電池安全事故時有發(fā)生，這些都是我們面臨的巨大挑戰(zhàn)。隨著我國雙碳 目標的推進和人類對清潔環(huán)境追求的提升，清潔能源的需求也越來越緊迫，能源存儲的需求不斷增長。有數據顯示到2025 年電池的需求量將達到2TW·h，到2030 年將達到5TW·h，到中國實現碳中和時這個需求會更大。2023 年4 月埃隆·馬斯克在提出5 步還世界一個清潔的地球 的觀點時表示，未來全部使用清潔能源，全球能源存儲需求量將達到240TW·h，當然這里不僅僅是使用電池儲能，還會有其他的能源存儲方式，但是至少現在我們知道電池是最靈活、快捷的方式。隨著技術的進一步成熟，安全性、寬泛的性能和能量密度將得到進一步提升，意味著電池還會有更大的發(fā)展空間。這就給我們現在的電池制造技術提出了更大的挑戰(zhàn)，這種挑戰(zhàn)包括電池安全性、制造合格率、制造規(guī)模等方面的大幅度提升。
今天，我們規(guī)模生產的電池其制造模式依然處于實驗室階段，也就是說電池的制造模式基本上是電池研發(fā)的模式，多數是中試線的放大，而真正要滿足大規(guī)模、高質量制造要求，必須基于電池原理的分析研究，在保證電池基本性能的前提下，從電池材料的選擇、電池設計、電池制造工藝、電池制造裝備、電池的使用和回收等電池全生命周期的角度來考慮電池制造的質量、效率和成本，從而實現最佳的產業(yè)收益和可持續(xù)發(fā)展。正是基于這個出發(fā)點，我們要遵從規(guī)模制造業(yè)所依托的材料、標準、裝備、數據等核心工程基礎，使用標準化方法、應用大規(guī)模制造理論和智能制造技術手段，最終用制造裝備來實現先進電池制造目標落地，這是本書的核心思想。
在科學、技術和工程活動中，科學活動是以發(fā)現規(guī)律為核心的活動，技術活動是以發(fā)明創(chuàng)新為核心的活動，工程活動是以建造為核心的活動，而標準化則是介于技術創(chuàng)新和工程應用之間的活動。電池制造的本質是基于電池的科學原理，找到解決制造問題的方法，再通過工程實施建造的方式解決問題，所以本書用一定篇幅闡述制造工程問題及工程實施的方法和原則。
標準化是制造業(yè)的根本和基礎，更是大規(guī)模制造的基礎。標準規(guī)范使得產品和制造獲得統(tǒng)一、規(guī)范、積累，從而實現產品質量的不斷優(yōu)化和提升。我們生活的方方面面都離不開標準，標準化也給我們的生活和工作帶來巨大價值，記得20 世紀80 年代初在中國一臺普通的轎車汽油發(fā)動機需要40000～50000 元，而到現在已經降到了3000～5000 元，這就是標準化和大規(guī)模制造帶來的價值，現在的電池制造業(yè)也是如此，也正面臨這樣的機遇。電池材料、產品設計、產品規(guī)格、制造規(guī)范、制造裝備、使用規(guī)范和產品回收等都必須遵從標準化的規(guī)律，實現產品和制造過程規(guī)范，這是制造的結晶。本書從產業(yè)標準的概念、智能制造與標準化、電池產業(yè)的超前標準模式以及先進電池智能制造綜合標準化實施等方面闡述電池產業(yè)推行標準化的相關內容，希望為電池產業(yè)大規(guī)模制造帶來有價值的參考。
大規(guī)模生產模式開始于20 世紀初，以泰勒的科學管理方法為基礎，以生產過程的分解、流水線組裝、標準化零部件、大批量生產和機械式重復勞動等為主要特征。大規(guī)模制造和標準化使很多產品成為老百姓人人擁有的產品，當初美國的福特老先生也正是憑著讓造車的人自己也買得起汽車，讓汽車成為大眾的代步工具 的理念，將T 型車實現了大規(guī)模制造，創(chuàng)造了很高的價值。電池產業(yè)也正面臨這樣的機遇，市場需求巨大，成本偏高，大規(guī)模制造正好可以滿足制造能源時代對先進電池的需求。目前的電池制造依然是使用實驗室研發(fā)電池時的工藝方法，產能的擴大僅僅靠裝備和廠房數量的比例增加，這是難以提升質量和降低成本的，必須在電池設計、制造工藝、制造規(guī)模和制造裝備等方面全面提升。本書在闡述規(guī)模制造業(yè)的科學、技術、工程相互辯證關系的基礎上，從認知先進電池制造業(yè)本質出發(fā)，提出電池大規(guī)模制造需要實現物料流、信息流和能量流的連續(xù)，來滿足先進電池大規(guī)模制造的要求。
智能制造解決制造問題的基本思想是用數據化解制造過程中的不確定性，達到控制電池制造的質量、效率、成本和生產周期的目的，實現制造的最佳效益。為達到此目的，本書在總結《先進儲能電池智能制造技術與裝備》關于智能制造基礎原理內容的基礎上，進一步提出先進電池制造質量提升的縱向、橫向及其組合的多層次閉環(huán)方法，并結合這些方法綜合考慮未來基于電池行業(yè)制造大模型，實現制造質量的自主優(yōu)化、制造安全的自主管控。
先進電池產品必將成為通用目的產品，在未來新能源構成和制造能源體系中將發(fā)揮基礎支撐作用，然而面對日新月異的電池技術的進步和電池需求的不斷擴大，電池制造技術也面臨巨大的挑戰(zhàn)，我認為應該面向未來的需求進一步提升電池制造的質量、效率，真正向大規(guī)模、智能化的路徑邁進。本書由陽如坤擬定總體框架和各章節(jié)的核心內容，并完成主要章節(jié)的編寫，其中第3 章由國際標準化專家黃永衡教授編寫，柯奧對全書的內容及圖表進行核對和修正。本書的核心內容總結了筆者30 多年來從事汽車制造技術、低壓電器制造技術、電池制造技術及其裝備，特別是吉陽智能公司在電池制造技術研發(fā)、裝備研發(fā)及制造方面的寶貴經驗，在此要感謝吉陽智能公司的全體員工，這是我們多年研究制造、堅持創(chuàng)新、矢志不渝努力的結晶。電池制造產業(yè)方興未艾，要達到 成為新能源行業(yè)ASML 的目標還有較遠的距離，然而認知清楚、錨定目標、知難而為，方可不辱使命，才能為制造能源時代貢獻更多力量。
本書引用前人在標準化、大規(guī)模制造、工程科學等方面的研究成果和觀點，在電池前工序制造連續(xù)化思想方面借鑒了深圳尚水智能張旺博士的想法；在電池智能制造質量數據優(yōu)化方面引用韓友軍博士的論文研究成果，在此深表感謝；還要感謝電池產業(yè)界的同仁，是他們的不懈努力帶來今天電池產業(yè)的蓬勃發(fā)展，使我們能夠更清楚地看到電池產業(yè)的未來！ 還要感謝科大訊飛星火軍團提供的人工智能（AI） 文字校對工具，糾正了書稿中不少的文字錯誤。最后感謝化學工業(yè)出版社相關編輯的辛勤努力，使得本書前期的策劃組織和后期的出版順利進行。
雖然我國電池產業(yè)取得驕人突破，成為中國產品出口的新三樣，但正如寧德時代董事長曾毓群博士所言，電池行業(yè)已經邁入了從有沒有 到好不好 的新階段。新階段是質量和效率的提升，一方面電池材料、電池結構還在不斷演化，電池安全性能、電池制造質量需要進一步提升；另一方面，電池制造規(guī)模不斷擴大，總體成本需要進一步降低，這正是電池發(fā)展新階段的挑戰(zhàn)。誠然，電池制造也不是一個簡單的大規(guī)模生產的機電產品，它涉及電化學、電子電氣、機械結構等方面的內容，在制造尺度上是從納米、微米到毫米、米級的極致管控，實現制造的控形、控性，需要更多的制造技術和制造方法的創(chuàng)新。由于時間倉促以及知識水平所限，本書一些觀點和提及內容難免有偏頗和疏漏，不足之處在所難免，敬請各位讀者批評指正。我們更期待本書能夠起到一盞明燈的作用，引起更多電池制造技術與裝備產業(yè)的仁人志士的關注，把更多的技術、技巧和知識奉獻給產業(yè)和讀者。
在整個中國制造業(yè)不斷內卷的今天，我認為落實到電池產品的高質量、差異化制造才是電池制造業(yè)的未來，隨著雙碳 目標的推進，將把我國從化石能源對外高度依存的時代，逐步轉向能源自主的制造能源時代，在這一偉大的轉變過程中，不僅僅是能源、低碳、清潔、青山綠水的轉變，更重要的是由于能源革命帶來的產業(yè)革命、智能化生活的改變。伴隨而來的是制造業(yè)向資源節(jié)約、高產品制造質量、高經濟效益的方向轉型發(fā)展，同時，在制造業(yè)帶動和引領下，創(chuàng)造全社會財富增長，向成為高質量、高效率、高度發(fā)達的國家邁進，最終實現強國夢。

編著
2024年7月