动力电池规模化制造时代的“毫厘”之争
发布时间:2023-11-21 14:23:00
关键词:动力电池

  今年前三季度,全球新能源汽车销量超900万辆,中国占全球市场份额的60%以上。机构预测,2022年至2030年,全球新能源汽车复合增速将达21.71%,年销量将增至5212万辆。伴随新能源汽车规模持续提升,动力电池的降本需求愈加凸显。

  动力电池降本的关键路径是大规模量产工艺技术的提升,而提升工艺技术则主要依赖装备的升级。在行业“疯狂”内卷的当下,企业必然要选择通过数字化、智能化的装备来提高生产效率、减少人工操作成本、提高产品良率,进而实现提质降本增效的目的。

01

走在前列

头部企业早有“预谋”

  在蜂巢能源工艺装备中心总经理、章鱼博士总经理尹东星看来,“进入规模化制造时代,头部电池企业的技术水平已经逐渐趋同,未来电池企业的核心竞争力将体现在制造能力上,包括质量控制能力、成本控制能力和智能化水平。

  基于对智能制造的理解,2022年,蜂巢能源发布自主研发的高速叠片3.0。据了解,其采用极片热复合与多片叠融合技术,将生产效率从0.6秒/片提升至0.125秒/片,由此实现每GWh节约成本30%。此外,目前蜂巢能源研发中的第四代叠片技术,叠片效率甚至可达0.06秒/片,单台叠片机可实现1GWh产能。

  宁德时代则通过智能精细管控,极致打磨电池生产的每一道工序,以织密织牢属于自己的制造壁垒。

  智能化设备应用方面,据悉,宁德时代总部生产基地平均每1.7秒可生产一个电芯,设备对产品尺寸的精准控制从微米级到千米级,全生产流程设置超6800个质量控制点,每个电池平均追溯数据超10000项,每颗电芯下仓前都会经过100+的检测工序。能将劳动生产力提高75%,将每年的能耗降低10%。此外,对工艺和设备升级后的第8代超级制造产线-PSL,能将人员数量下降70%,速度提升300%。

  据晚点LatePost报道,行业制造方形电池的普遍良率在87%-89%之间,宁德时代则将这一数字提升至93.5%,这意味着,生产同等数量的电池,宁德时代的直接材料成本会比竞争对手少4%左右。

  电池制造中的20多个大工序,如果每个工序的良率为99%,整体良率只有81.7%,当每个工序良率降至98%,整体良率则骤降至66.7%。宁德时代93.5%的良率靠的正是每一件小事、每一个细节点都做得比别人强一点,以“毫厘”取胜。

  这些“小事”既包括涂布、卷绕、极耳焊接等最卡电池良率的环节,也体现在电池顶盖焊接、设备清洁等极其不起眼的动作上。以焊接电池顶盖接触点到焊缝的距离为例,宁德时代会将这一距离控制在1.2-2毫米。某家电池企业参照宁德时代的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。

  业内人士指出,规模化制造时代,动力电池要实现极致效率和极致成本,亟需对产线进行极简化、集成化、自动化、数字化、智能化升级。

02

转型关键期

设备材料企业数智化解决方案层出不穷

  电池厂商在加速数字化转型的关键期,不仅头部企业表现出加快数字化转型的步伐,中小型厂商也紧跟脚步,寻求产线自动化、数字化、智能化的生产方式。这就为设备材料企业的数智化解决方案提供了用武之地。

  以涂布环节为例,由于涂布形态的改变及客户需求的差异,激光清洗可以解决削薄区造成的析锂问题,同时可以通过清洗增厚区域的涂层,提升电池的均衡能力,解决动力电池生产过程中产生的对电池安全性及能量密度的影响。

  海目星独有的激光软件可对清洗槽位进行高精准控制,保持清洗的一致性,实现正负极极片涂层的清洗,兼容幅宽为35mm-1300mm,可定制化、多极耳清洗。

  国内锂电涂布领域龙头企业曼恩斯特则除了涂布模头拳头产品外,还开发出双罐涂布供料系统、平板涂布机、超声波面密度测量仪,以及智能调度双螺杆制浆系统等新产品,从而实现供料-制浆-涂布-检测等一体化流程。帮助企业进一步降低制程成本,提高生产效率和产品良率。

  智能检测设备领域,自2016年就进入新能源锂电市场的双元科技,其研发的面密度检测及闭环控制系统,激光测厚及机器视觉检测设备,可大大提高锂电池生产的效率和良率,在极片、铜箔、铝箔、隔膜、铝塑膜等领域均有广泛应用。据悉,其产品已基本覆盖锂电池行业的全工段。

  11月28-30日,由武汉逸飞激光股份有限公司总冠名的第八届动力电池应用国际峰会(CBIS2023)将在上海隆重举行。在11月29日下午举行的由“飞书”冠名的专场“数智赋能新能源电池产业”主题论坛上,将汇聚全球行业权威机构专家、院所学者、智能制造主流企业负责人等各界人士,共同探讨新发展格局下智能制造前沿趋势,全面展示全球智能制造领域最具代表性企业的技术、产品和解决方案。

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稿件来源: 电池中国网
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