西门子2026电池行业白皮书

2式增长，但也面临着高端产能紧缺、确保满足出海合规要求、大规模制造良率我们提出以“数字主线+人工智能+可持续发展”为核心引擎，构建材料研发、智能制造与生产到电池回收人才培养的全价值链闭环。通过全面的数字孪生技术，西门子助力企业实现“虚拟调试先行”，大幅缩短上市周期；SiBattery标准化框架是帮助电池企业大规模量产的统一数字底座1)。依托工“事后检测”推向“实时预防”。此外，针对欧盟等全球法规，我们提供基于从固态电池的下一代技术储备，到生态伙伴的共创实践，本白皮书不仅展示了西门子赋能高效电池工厂的技术蓝图，更致力于与中国电池企业携手，在激烈 6 6 6 6 7 7 7 8 8 8 9二．全价值链数字化—西门子端到端解决方案框架 三．电池生产赋能—西门子技术与解决方案详解 4 五.构建未来竞争力—面向下一代电池技术的准备 九．成功实践—西门子电池行业案例精选 6异的低温性能，成为A00级电动车、两轮车、储能及钠锂混搭的低成本补充方案。半固态电池已实现量产并装车应用，全固态电池开始小批量生产，2026年将在多种车型上装车试用。虽然仍面临固-固界面阻抗、电•头部效应显著：领军企业凭借技术壁垒，其高端产能订7•核心挑战：如何在高度不确定的外部环境中构建确定性？特别是合规风险），89依托在工业自动化与控制领域数十年的深厚积累，西门子积极探索物理人据精准、标准合规、技术可信”为核心，打造一站式绿色出海解决方案。它不仅帮助企业从容应对欧盟《新电池法》的严苛要求，更通过数字化手段重塑供应链价值，将“绿色合规”转化为企业的核心竞争力，助力中国电池产业在全球可持续转型的浪潮中领航前行。二．全价值链数字化—西门子端到端级电池设备工程以及集成的电池生命周期管理及回收四大战略支柱有机结合。通过在研发阶段利用数字孪生缩仿真加速电池研发设计。在加速开发的起始阶段，西门子仿真技术能够在原子和分子层面模拟电池电化学性能。通过将微观计算数据无缝传递至宏观性能模型，企业可在物理样品制备之前筛选出最具潜力的化学体系。进入工程化设计阶段，工程师可在同一数字环境下开展多物理场耦合仿真，例如在电池包热管理中实时模拟热流道分布及热失控场景。通过提前识别潜在问题并在虚拟空间完成数千次迭代，研发团队能确保首个物理原型的性能高度接近设计目标，有效避免后期返软硬件协同赋能软件定义电池。面对电池管理系统的复杂化趋势，西门子的数字主线将电子构建单一数据源与创新引擎。作为连接所有研发环节的基石，西门子的产品生命周期管理协作平台为企业构建和可追溯性，同时获得可操作的洞察并自动标准化与模块化管理。面对爆炸式增长的订单，虚拟调试与自动化集成。自动化技术是电池生产速度与质量的持续驱动力，这要求设备商在开发自动具备高度集成的方法论。通过在物理设备建成之前创建一个完整的机电一体化数字孪生模型，能够消除高达服务全生命周期管理。随着超级工厂内先进设备的集成度不断提高，电池制造商往往难以独立应对繁重的产品数字孪生是电池全价值链闭环优化的核心起点，核心是在虚拟空间映射电池全生命周期并仿真验证，规避设计缺陷、优化性能，缩短研发周期、降低投入。西门子收购Altair后，将其仿真、HPC及AI能力接入测能量密度、循环寿命等关键指标，为设计优化提供依据。NX产品设计软件先完成电芯、模组及电池包的三维结构设计，精准定义零部件尺寸、装配关系及公差要求。电芯及系统性能仿真阶段，NX三维模型无缝导入研发中，各个软件相结合可模拟复杂工况性能，无需大量物理原型优化，有效减少非计划停机，平衡各工序产能，提升产线整体OEE同时生成运维报表，为生产运三．电池生产赋能—西门子技术与从研发端分子级多物理场仿真与虚拟验证（3.1），到构筑高韧性、低能耗的智能厂务基座（3.2）；在核心制造环节，西门子不仅以高端算力底座突破前段极片涂布的张力闭环物理极限（3.3），更以高性价比本地化矩阵对中段海量高速装配节点精准满足（3.4），并在后段化成测支撑这一系列深水区工艺跨越的，是西门子打破壁垒的自动化标准化基座（3.6）以及纵向贯通的顶层工业软提供全流程可落地的开发优化路径，通过串联从微返工带来的成本损耗，同时通过早期评估电池成本、可制造性及碳足迹，提前规避高成本设计风险，可使制计工件紧密关联，帮助团队精准理解组件间的相互依赖性、平衡设计约束。基于此平台，工程师可协同调用率提升至98%以上、降低不良品损耗，同与AI优化，实现仿真驱动设计。基于测试数据自动校准生成高精度电芯表征模型，快速评估成组方式与充放拓扑优化改进流道布局以提升换热效率，依托参数化建模实现电芯变更后结构自动更新，通过多学科优化在成本。高精度电芯模型与系统架构仿真助力设计风险前移，避免后期颠覆性修改；热管理优化与结构轻量化协同设计，有效提升冷却效率与能量密度，实现性能与成本平衡；热失控安全仿真确保产品满足最新的法规要求提升变型设计效率与经验传承能力，全面强化产品核心竞争力，助力投资收益最大化。价值：通过将质量管控贯穿产品开发全流程，企业可顺利达成预设质大幅减少不良品损耗与返工成本。同时，借助设计到制造的数字连续性，持续优化设计方案，可降低20%-25%的制造成本及15%的合规投入。这些改进有效保障了大规模生产的稳定性与一致性，•端到端集成生产：随着生产规模的扩大，数据孤岛化往往成为效率的杀手。因此，建立一个强大的数字化数据底座是整合全价值链的关键。在此底座之上，所有制造流程都将实现数字化执行。数字化主线赋予了电池行业所需的“端到端可追溯性”——从原材料的批次信息到涂布干燥的实时温度，再到化成分容的性价值：中试线允许企业以较低的速度验证和价值：这种闭环流程使企业能够系统化地实现运营的持续改进。生产线上捕获的数据同时也会反馈给人工智能挑战：系统化管理和优化产品及生产过程的碳足迹，以更低的成本投入，轻松满足日益严格的可持续性监管深度融合，构筑了从被动监测到主动防御的纵），气设备与高灵敏度气体探测矩阵。一旦捕捉到报警与紧急切断阀（ESDV），更能直接穿透至产线级，自动执行关联工位的安全停机与强制排风，将热失控）：毫秒级等时同步。西门子更是将深耕多年的连续流工艺Know-how沉淀并封装为标准化的“张力控制与收放模被彻底解耦为标准化的参数接口调用。这不仅赋予了涂布机在极速启在夯实极速闭环控制底座的基础上，西门子进一步将产线的控制逻辑升维至数据价值的深度榨取。依托IndustrialEdge工业边缘计算平台，西门子实现了IT级高算力应用在OT现场的无缝着陆与闭环。针对涂布工艺中最核心且极易损耗的“心脏”——涂布模头，边缘智能引入了AI驱动的预测性维护（Predictive）：松且极其稳定地驾驭200轴以上的庞大伺服集群。通过在内核层实现微秒级的等时同步与复杂的运动控制，的高阶运动学矩阵与复杂的凸轮曲线功能，能够与工业视觉系统进行毫秒级的底层数据握手，实现飞行焊接）：电池测试的质量闭环。西门子这套集直流母线回馈、微电网协同与AI安全预警于一体的综合架构，不仅赋能锂电池产线纵跨上百道极其复杂的物理与化学工序，整线设备往往由几十家甚至上百家不同的原始设），以及机器人与产线工位的柔性握手。这种打破物理4.1电池护照与碳足迹追溯：构建透明可信的“数字身份证”合规时间节点的迫切压力：2023年生效的《欧盟电池与废电池法规》明确规）；西门子利用领先的自动化与数字化技术，推出了以S经过验证的碳排放结果（认证声明），而无需上传底层原始生产数据。这种模式在极速合规与准入保障：通过自动化的数据核要求高等核心痛点，制约了产业的规模化发展。西门子依托全集成自动化（TIA）、数字孪生、人工智能、工等核心参数的检测，结合AI算法对电池现电池包/模组的全自动深度放电。方案可将退役电池的残余能量通过回馈单元并网再利用，既实西门子将电池回收拆解数据与SiTANJI平台深度联动，实现退役电池从回收、拆解到材料再生的全链路数据又为再生材料的资源化利用提供数据支撑。同时，方案集成能源管理系统（EMS）与碳足迹管理功能，对回收拆解过程中的能源消耗、碳排放进行实时核算与优化，推动回收产业的低碳发展，助力企业实现“双碳”五．构建未来竞争力—面向下一代电池西门子如何通过创新的模块化工站设计与数•均匀性与致密性控制：干法工艺难以实现活性材料与固态电解质粉末的均匀混合，且压实过程中易产生孔隙，影响离子传输路径和电极性能。•粘结剂选择与用量：寻找合适的干法粘结剂，在保证电极结构稳定的同时，不影响离子电导率，是技术难点。固态电池的性能和寿命在很大程度上取决于固态电解质与正负极材料之间的固-西门子的数字孪生技术为固态电池的研发和制造带来了前所未有的洞察力与优化能力。通过在虚拟世界中构建的智能优化能力相结合，为固态电池的干法电极制备、固-固界面控制等核心制造难题提供了强图谱的价值在后工序中得到充分释放。以叠片或模切工序为例，设备可直接访问当前处理极卷的健康图谱，依据图谱中的良品/不良品标注，在运行过程中动态决策：将不符合标准的极片区域自动剔除，仅将合格部分投入后续组装。这种“按片处理”的模式，避免了将局部缺陷带入电芯内部，有效提升了最终产品的良率与一致性。对于工厂而言，这意味着不再需要因特定缺陷模式优化参数组合。对于致力于提升过程能力指数（Cpk）、降低质量成本、支撑大规模高质量交付模型。西门子时间序列基础大模型作为经过超千在迈向电池大规模制造与零缺陷交付的进甚至导致严重的安全事故。对于追求极致安全西门子为其量身定制了一套基于计算机视觉与深度学习的全自动异物检测系统。该系统在关键工位部署了高清多相机阵列，能够对电池包表面进行无死角的高速扫描。核心的AI模型经过海量缺陷样本训练，具备了识别作员需要根据测厚仪的反馈，每隔一段时间凭工艺参数与测厚仪的实时数据，以极高的频率同步输入至部署在边缘设备上的AI模型中。模型实时分析多变废料降低与可复制性：精准的闭环控制有效减少已占据全球市场70%以上，众多新建和扩建的电池工厂对专业人才的需求呈现井喷态势。然而，从一线操作），），西门子SITRAIN培训解决方案，构建了从操作维护层到工程师层，再到管理层的全方位、系统化培训体系，以“分层培养、能力导向、理实结合、持续演进”为核心理念。我们期望通过持续的人才发展，助力中国锂电产业在全球竞争中保持领先地位，为全球能源转型和可持续发展贡献中国力量！），），），•统一规范与虚拟调试：统一定义变量命名、接口及注释规范，消除沟通障碍；支持多团队并行开发，结合（如固态电池工艺），快速孵化解决方案；配合全球服务团队及数字化管家系统（如18），某大型电池厂在中、德等多地统一部署，统一界面与逻辑使培训成本降低，且故障平均修复时间（MTTR）显 对于致力于在激烈的全球市场竞争中脱颖而出的电池设备制造商和生产商而言，拥抱SiBat九．成功实践—西门子电池行业），【核心挑战：全球化狂奔下的“复杂性”之困】在迈向全球超级工厂规模化的过程中，该企业面临着三大核2.供应链协同与设备集成难：新工厂建设涉及大量不同的设备供应商，如何确保这些设备能高效集成并快速【挑战：构建本土全价值链生态与超级工厂规模化提速】在全球新能源军者的汽车动力电池及模组制造商正面临着作为其自动化、数字化与电气化技术的首选战略供应商。西门子跳出了单一的设备供应模式，为其量身打造了面向未来的可持续电池生产“数字底座”：核心举措在于为其构建了极具前瞻性的“全面数字化双胞胎”更深度集成了先进的能源管理系统。此外，西门子甚至通过其金融服务部门，为客户庞大的厂房建设资本支出提供了灵活的融资支持选项。帮助该企业更轻松、更快速地实现了其超级工厂）， 面对退役动力电池规范化回收率不足25%的行业），系中的资深合作伙伴，将自研的七轴全力控协作机器人、3D视觉引导技术和精确力控深度融合，实现测试端随着锂电动力与储能产线向极高复杂性演进，核心装备已成为吞吐海量数据的“巨兽”（单机变量点常突破北京市朝阳区望京中环南路7号舜耕山庄商务会所5层淄博山东省淄博市张店区心环东路2号潍坊山东省潍坊市高新区健康街山东省济宁市任城区琵琶山北路30号山东临沂市兰山区涑河北街一号天津天津市和平区南京路189号津汇广场写字楼1401室高科总部大厦905石家庄呼和浩特内蒙古呼和浩特市乌兰察布西路市府恒隆广场41层大连辽宁省大连市高新园区通钢国际大厦22层黑龙江省哈尔滨市南岗区红军街15号奥威斯发展大厦30层A座重庆市渝中区邹容路68号云南省昆明市盘龙区东风东路23号恒隆广场4905室新疆鸿福大饭店贵宾楼918室银川甘肃省兰州市东岗西路58