17年專注鋰電池定制

軟包電池發展掣肘 國產疊片設備即將沖出“圍城”?

來源:鉅大LARGE    2019-11-05    點擊量:132

一度被寄于厚望的軟包電池,在國內電動汽車市場配套上似乎陷入泥濘。


憑借高能量密度、高安全性、設計靈活、內阻相對較小等優點,過去兩年,軟包動力電池增長勢頭明顯,不少相關企業也風光無限。


但進入2019年之后,局面發生了變化。高工產業研究院(GGII)數據顯示,2019年上半年國內軟包電池裝機量達到2.63GWh,占全部動力電池裝機量約8%,這比2018年的整體占比13.4%下降了近6個百分點。


更為明顯的是,不少排名領先的軟包電池企業在裝機量排名上也出現了明顯下滑。


軟包裝機量下滑的背后,原因錯綜復雜,既有車企產品的選擇調整,也有動力電池行業慘烈的競爭。這其中,不可忽視的一個非常重要的因素就包括,軟包電池企業的產能掣肘。


產能掣肘,生產制造過程中核心設備的效率不高要承擔主要責任。疊片設備就是其中之一。


與方形電池采用的卷繞工藝相比,軟包電池采用的疊片工藝需控制的性能參數多、工藝相對復雜、結構難點多、電芯良率、優率、設備穩定性、稼動率提升較為困難。


用一個很形象的比方,疊片是將一塊布先剪切成一條條,然后再精細準確地層疊起來,要求不能一絲偏差。卷繞則直接把這塊布卷起來,偏差在一定范圍即可。兩者的難度,肯定不在同一個等級上。


這種工藝的差距,直接通過設備的效率和性能反映出來,最終影響到了產線投入和產能效率之上。這甚至讓一家從車企切入動力電池領域的企業不惜自己重金投入做疊片設備的開發。


從效率困境看,目前國內Z型單工位疊片機效率普遍在1s/pcs,國外日韓卷疊是0.17s/pcs。其中國內中天和自動化設備采用的雙凸輪結構單工位疊片機效率是0.6s/pcs,雙工位可高達0.25s/pcs,且能批量生產。


對比數據可看出國內疊片機效率存在差距。不過其他方面,國內設備優勢更明顯,例如性價比高,兼容性強,售后服務好等特點,市場上基本已取代日韓。


國內外的設備差異,原因主要有三點。首先國外日韓設備在鋰電方面投入較早,在專利和知識產權保護下,選用的疊片工藝跟國內不同。國外疊片工藝是先將負極與隔膜裁切成單元進行疊片,再跟正極用卷繞方式制成電芯。


國內為規避專利法訴訟,主要用熱復合和Z字型疊片工藝,大致是將正負極,隔膜裁切后直接層疊,做成電芯后熱壓,貼膠下料。國內的疊片工藝相對來說,較為復雜,對設備要求高,進而生產效率方面受限制。


其中熱復合疊片工藝的代表企業是先導智能、吉陽自動化;Z字型疊片工藝代表的企業是超業精密和中天和自動化。


其次電池型號兼容性。受新能源市場爆發,國內電池企業一般要求疊片設備至少兼容六款型號不同的電池。國外日韓設備只專注于一款或兩款電池型號。自動化設備兼容性越強,做精做強耗費的成本就越高。同等條件下,跟國外相比,國內設備兼容性強,自然在穩定性和稼動率方面就相對差一些。


最后國產設備注重搶占市場份額,關注性價比,售后服務等客戶體驗。國外日韓設備則走高端路線,只服務特定領域的電池企業。


縱觀2019年的國內疊片設備市場格局,主要集中在先導智能、超業精密、格林晟、贏合科技、中天和自動化、新宇智能(排名不分先后)等主營或包含疊片設備的裝備企業。


事實上,鋰電設備嚴重依賴于動力電池的發展。就疊片機設備企業發展而言,市場前景具體要看所獲主要訂單的電池企業。


業內有種戲稱,將電池企業稱為大甲方,設備企業為小乙方。因此設備主供應的電池廠家占市場份額大,設備企業的市場份額自然高。很明顯,未來受電池企業頭部效應影響,疊片設備的市場集中度會提升,當然在技術上的挑戰也會更多。


針對疊片機的技術挑戰,包括利元亨、超業精密、中天和自動化等國內設備企業都在不斷進行技術革新與迭代。


利元亨用全自動疊片動力電池裝配線,實現全部自動化流程對接,提高生產效率。主要包含對接疊片段極組上料,尺寸檢測,厚度檢測,X-Ray檢測,疊極組包膠帶,極組包預焊,極組極耳裁切,短路測試,連接片與極組超聲波終焊,頂蓋打碼,蓋板與連接片激光焊接,合芯,包絕緣片,極組入殼,激光預點焊,激光周邊焊,短路測試,驗漏及本段生產線物流等生產工藝。


超業精密董事長林萬盛將極片切割后的斷面視為傷口,認為疊片工藝在轉移和層疊極片過程中,對傷口的防護性不足,傷口處于不可控的狀態,導致后期電芯的安全性,一致性、良率、優率差。


針對此研發出沖切疊一體機,能縮減切片與疊片之間工序轉接,減少傷口不可控時間,自動化程度高,電芯的對齊度和一致性高,目前已實現大批量生產。


中天和自動化開發出全自動切疊一體機,采用激光切割方式,節約運行成本,兼容不同極片型號,能實現即切即疊,疊片速度可達0.25秒/片。


粉塵方面,用負壓吸塵,刷粉除塵,布袋除塵及等離子風刀除靜電進行控制粉塵。


可靠性方面,運動模塊有定位銷固定,傳動部位自帶反饋值實時監控。設備運營方面,人工減少2/3,占地面積減少1/2,實現設備的少人化,自動化。


總而言之,疊片機結構復雜,需控制的參數較多,過程復雜,主要集中在四個方面:


生產效率:生產受制于過程工序多和設備結構。目前解決方式是增加多工位,對來料進行管控,優化結構布局,搞一體機模式。


電芯重片:疊片過程中,多抓取單片和有壞品未有效篩選。解決方案是用更精密的視覺傳感器檢測,直接剔除壞品,同時管控來料質量,減少誤判幾率。


疊片單元對齊度:優化設備結構,提高機加件的加工精度,CCD相機光源精度提高,裝配調試時注意細節。


尾部貼膠:電芯疊完后,尾部貼膠力度不夠,影響電芯性能。一般采用真空棍吸附,用輥壓方式,盡可能穩定貼膠質量,讓電芯表面不打皺,不受損傷。


值得注意的是,在12月16-18日舉行的2019高工鋰電&電動車年會上,包括利元亨、超業精密等在內的多家企業都將會分享軟包電池制造的最新進展和技術趨勢。


鉅大鋰電,17年專注鋰電池定制
近30双色球走势图