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动力电池规模化制造时代的“毫厘”之争

  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和工艺技术的提升,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。

  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、集成化电切术、自动化超声波仪测厚、数字化、智能化升级。

  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。

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