电池行业因电动汽车（BEV）的高需求、政府刺激产能的激励计划以及旨在实现制造本地化的法规而迅速扩张。这一快速变化的格局给整个电池价值链带来了新的挑战。

产能已超过全球BEV需求，暂时压低了成本并造成产能过剩问题，这对电芯制造商构成重大挑战。但其他领域的需求仍在快速增长。电池储能系统（BESS）的产量正在增加，预计到2030年将增长五倍。同时，无论是初创企业还是大型企业，都在先进电池技术方面持续取得快速进展。

在这个动态市场中，企业必须创新、投资于大规模电池制造并商业化新技术，以在电芯价格下跌和全球电动汽车需求波动中确保盈利能力。聚焦数字化转型对可持续增长至关重要。

数据驱动制造

暂时性产能过剩导致的电芯价格下降，使制造成本成为近期成功的关键驱动因素；它可能占电芯总成本的四分之一。高报废率是这一问题的主要组成部分。对于刚开始大规模制造的企业，报废率可能高达40%或更多，而对于稳定的大规模生产商则为10%-15%。将报废率降低几个百分点，可为大规模电池制造商节省数十亿美元。

通过迭代改进来调整制造运营，对于在变化的电池市场中取得成功而言速度不够快。企业需要采用数据驱动制造，使其能够收集并关联来自机器和工厂的数据，提取电池特定智能，以识别并解决阻碍报废率和制造质量的问题。利用全面的数字孪生、IT-OT融合以及生成式AI、机器学习和数据分析的力量，企业可以更快地发现生产问题，并以成本效益高的方式实施解决方案。

仿真指导数据驱动制造中制造步骤的相互作用。IT-OT融合为生产提供执行洞察，并允许在整个车间收集和关联数据。当与电池特定的数据分析和AI/ML结合时，这有助于在电芯完成化成和老化过程之前快速识别缺陷电芯。

新电池技术的进步

使现有技术更具成本效益至关重要，但钠离子化学和固态架构等新技术可能重塑电池行业。数字化（包括数字孪生、自动化以及数据和生成式AI）对于解锁新创新并将其商业化至关重要。

钠离子化学的快速进展已将该技术推向中国早期商业化阶段，服务于续航里程极短的小型城市车辆。同样，丰田和本田等汽车制造商，以及QuantumScape等固态电池生产商，已宣布有前景的进展和扩大制造的计划。此外，新的电芯和电池包设计，如电芯到电池包（cell-to-pack）和电芯到底盘（cell-to-chassis）技术，将成为提高电池能量密度的关键。数字孪生通过全面的仿真和AI模型，使企业能够评估这些众多概念并加速创新。

电池储能系统的崛起

电池储能需求增长迅速，预计到2030年将增长五倍。这一增长源于全球脱碳电网的可持续性倡议。未来几年，耗电的AI训练和数据中心也可能推动对电池储能的快速需求。

然而，BESS与电动汽车电池显著不同，并带来一系列独特挑战。例如，一个1GWh的BESS可能拥有700万至900万个部件，包括100万至150万个电芯。就整体物料清单（BOM）复杂性而言，它相当于一架波音787飞机。这对供应商协作、BOM管理、库存管理和服务构成了重大挑战。

应对即将到来的电池护照法规

电池行业面临日益增长的透明度和可追溯性要求，这源于政府法规以及对道德采购和可持续性的需求。欧盟监管机构已规定，到2027年2月，任何容量超过2kWh的工业或电动汽车电池都必须配备数字电池护照。这些护照必须包含材料成分、采购地点、碳足迹、性能和生命周期的信息。

企业需要以可转移、可验证和安全的方式收集多种数据类型。虽然最终系统集成商负责提供电池护照中的数据，但大部分信息来自更广泛的价值链。电池制造商及相关供应链的数据将用于合规认证和标签、电池总碳足迹以及负责任采购信息。此外，电池在其生命周期内的性能是电池护照的另一个关键数据点，需要报告通过电池管理系统收集的数据。

迈向未来的成功

过去十年电池行业的增长为市场带来了机遇和创新，但持续增长要求企业转变其工程和制造实践。随着电池储能和电动汽车的新需求、电池价格的快速下降以及新电池技术的进步，成功意味着在全面的数字孪生、IT-OT融合、数据分析和生成式AI的帮助下，可持续地扩大运营。

成为数字化企业有助于企业找到重新定位并继续成功运营的灵活性。这种变化可能表现为产品或流程的技术改进，但也可能是市场焦点的转移。电池在我们生活的各个方面都有重要应用。只关注一个应用，即使是一个大应用，也不是可持续的成功之道。该行业的未来潜力巨大，而正确的工具可以将这种潜力变为现实。

关于作者

Puneet Sinha是西门子数字化工业软件电池行业高级总监。在此职位上，他负责公司的电池战略和跨职能增长重点。