新葡萄京官网8455 新能源 新葡萄棋牌动力锂电池行业研究之三:锂电池生产工序及相关设备

新葡萄棋牌动力锂电池行业研究之三:锂电池生产工序及相关设备

日前在位于湖州经济技术开发区微宏动力系统有限公司内的一侧土地上看到,推土机、打桩机正来回作业,工人们正在紧张地焊接……项目相关负责人介绍,这里是“微宏动力”投资3亿元打造的年产2.5GWh锂离子动力电池及系统数字化车间项目的现场。项目预计2019年6月投产,达产年实现销售收入50亿元人民币,利润总额5500万元。

2018年4月21日,在2018中国锂电暨电动技术发展高峰论坛上,微宏荣获“2018中国锂电行业十大竞争力品牌奖”。从2006年成立以来,微宏选择并坚持“快充电、长寿命、高安全”的锂离子动力电池技术路线,并凭借从2011年开始的成功商业运营经验,逐步获得了用户口碑,此次获奖也代表着业内对微宏品牌的认可。
作为快充技术的领军代表企业,微宏早在2008年就树立了“快充电、长寿命、高安全”的技术研发路线,从2011年便开始了快充动力电池的批量应用。在坚持快充电、长寿命、高安全的理念下,微宏跳出传统电池设计的藩篱,根据用户实际运营的需要,思考动力电池的设计,提供一体化解决方案。
作为新能源汽车的核心部件,动力电池成本占整车的30%-50%,而随着2018年补贴退坡,动力电池企业也面临着上游材料涨价与下游客户压价的重重压力。而面对这种压力,只有加强产品技术创新,才能在竞争日益激烈的新能源汽车动力市场上立于不败之地。
一直以来,微宏在产品开发上不断加快步伐,从第一代LpTO钛酸锂电池,到第二代LpCO多元复合锂电池,再到第三代MpCO锰酸锂电池,微宏在保证产品“快充电、长寿命、高安全”特色的基础上,不断提升产品的能量密度,目前新一代电池系统的能量密度已经达到了140Wh/Kg以上。同时,微宏下一代更高能量密度的快充电池产品也将推出。
不仅在产品研发上走在前列,微宏在智能化、自动化生产上也在不断提升。除了2017年“年产2.5GWh锂离子动力电池及系统数字化车间”入选国家工信部“智能制造”应用新模式项目以外,微宏动力的PACK生产线也实现了自动化生产,其中生产线集成的MES系统,可实现电池系统的正向、反向追溯,进一步提升产品的品质。
2018年2月,微宏以突破性的技术产品入围胡润研究院、华尔街日报等拟定的“独角兽”榜单,在众多的互联网企业中一枝独秀。
以创新为本,以技术取胜。微宏将继续保持稳健的脚步,以用户和市场需求为立足点,以产品和技术创新为核心竞争力,并发力乘用车市场,在新能源汽车领域为用户创造更大的价值。

各类锂离子电池的制造可统一分为极片制作、电芯组装、电芯激活检测和电池封装四个工序段。极片制作包括搅拌、涂布、辊压、分切、制片、极耳成型等工序,是电池制造的基础,对极片制造设备的精度、稳定性、自动化水平和生产效率等要求很高;电芯组装包括卷绕或叠片、电芯预封装、注电解液等工序,对精度、效率、一致性要求很高;电芯激活检测包括电芯化成、分容检测等;电池封装包括对构成电池组的单体电池进行测试、分类和串并联组合,以及对组装后的电池组性能、可靠性测试。按照生产流程,锂电设备可划分为前端设备、中端设备、后端设备,其中关键设备主要集中在前端和中端。
前端设备

据介绍,微宏动力的新项目以构建高安全、快充、长寿命乘用车动力电池“智能化生产线”“数字化车间”为目标,将设计满足制浆、涂布、辊压、冲切、叠片、组装、注液、化成、分容、分选等全工艺流程的数字化车间。

前端设备主要是指电极制片工序中所需要的浆料搅拌机、涂布机、辊压机和分切机等。由于极片的重要性,锂电池生产对前端设备的精度等要求非常高,前端设备也是电池制造的核心设备,是产品是否达标的关键。目前国产前端设备在技术上与进口设备相比仍存在差距,与进口设备相比,国产设备在价格上具有优势。
中端设备

项目实施过程中将以MES、PLM、制造工艺的数值模拟以及加工装配的可视化仿真等信息化系统为上层架构,以自动化设备和工艺互联网为底层基础,结合快速响应的供应链平台和基于MES的信息物联协同平台,打造工业物联智能化工厂的精益协同制造,将生产制造管理能力提升至国际先进水平。

中端设备主要覆盖电芯装配工序,主要包括激光极耳成型制片机、自动模切机、卷绕机或叠片机、电芯入壳机、注液机以及封口焊接等设备。目前,中段设备中国产设备正替代进口,部分国产设备已经可与进口产品进行比较。动力锂电池的电芯制造工艺主要有卷绕两种,由于卷绕工艺可以通过转速实现电芯的高速生产,因此当前国内动力锂电池主要采用卷绕工艺为主。
资料来源:易三板研究院

项目投产后除了技术上将实现突飞猛进,在企业运营成本上也大大改善。从用工上看,单班操作员工数量将从原来的600人降低为100人。同时,通过对制浆、涂布、辊压、冲切、叠片、组装、注液、化成、分容、分选等生产环节的智能化改造,企业还将实现高能量、快充、长寿命乘用车动力电池核心部件电芯规模化生产所需的集约智能、协调运作和集成管控,生产效率预计提高30%以上。

后端工艺主要分为电芯激活化成、分容检测、包装入库和组装,其中化成和分容是主要环节,设备的价值量也较高。动力电池组装主要指动力电池的PACK工艺,是将多个单个电芯通过串、并联的方式连接成电池组。PACK工艺综合了动力和热管理等电池硬件系统,是动力电池系统生产、设计应用的关键,也是连接上游电芯生产和下游整车的应用核心环节。目前国内市场上从事动力电池系统PACK设计、研发、生产、销售与服务的企业主要有三种类型:第一种是本身主营生产电芯的公司,动力电池系统PACK为公司的一类附属服务业务;第二种是主营业务为新能源汽车生产和销售的厂商,动力电池系统PACK为其上游配套产品;第三种是专业从事BMS设计、生产和动力电池系统PACK的企业。目前约60%以上的电池系统PACK由电芯生产企业自己完成,剩余约40%由整车厂和专业的第三方电池系统PACK公司完成。而随着专业化分工和对技术要求的提高,掌握大量定制化技术的专业第三方PACK服务公司将在竞争中具有优势。
总体而言,锂电生产设备企业分工精细,基本上都是从事单一设备的研发和制造。从世界范围来看,日本和韩国的锂电设备居于世界领先地位,相对于国内研发起步早,设备精度高、自动化程度较高、性能优越、技术更加成熟,价格也相对价高。我国在锂电设备中后端制造生产方面技术领先,已达到国际先进水平,价格方面优势明显,但中后端设备技术壁垒较低,工艺简单,前端设备则相对技术要求高,对整条生产线质量有着重要的影响。

作为国内锂电池制造的王牌企业,近年来微宏动力依托技术上的雄厚实力,在国内外市场持续发力。目前,微宏动力快充动力电池产品已在全球6个国家、140余个城市、1.5万多台车上累计超过15亿公里的安全运营里程。

从价值量上来看,锂电池前端、中端、后端设备占比分别为
50%、30%、20%。就国产动力锂电池生产线来说,目前1Gw锂电池产量对应约3-5亿左右的设备投入。前文在综合考虑国家政策目标、积分制影响等因素,预计2018-2020年动力电池需求量分别为56.53GWh、81.15GWh、114.12GWh,同时预测2018-2020年,1GWh锂电产能对应的设备投资额分别为4.8亿元、4.6亿、4.5亿元,可推算出2018-2020年锂电设备市场需求为271.33亿元、373.30亿元、513.53亿元,年复合增长率37.57%。其中前端设备市场需求规模将在2020年达到257亿元。在三元电池逐渐成为动力锂电池的主流路线后,由于三元材料的活性较强,对设备尤其是前端设备要求大幅提升,前道设备价值量占比会有所提升,将有望达到占整线总产值的50%以上。
相关新三板挂牌企业

其中在北京、重庆和西安,配备微宏快充电池技术的新能源巴士分别占当地市场份额的60%、90%及84%。为在基础关键材料、系统集成技术、制造装备和工艺等方面进一步与国际先进水平接轨,从去年开始,企业斥巨资打造自己的数字化工厂项目。

从新三板挂牌企业来看,归属于锂电池生产设备的企业共9家,其中属于前端工艺的企业有2家、属于中端工艺的企业有2家,属于后端工艺的企业有5家。

企业相关负责人表示,锂离子电池生产是个技术密集型行业,但是目前大部分的锂离子生产企业的生产过程管理还停留在单机自动化和局部信息共享的阶段。随着锂电池制造行业的不断发展,传统制造过程管理现状和手段已不能适应未来的发展需要,并已成为制约其制造能力和产品质量提升的瓶颈问题之一。因此,构建数字化企业已成为当前装备制造企业发展的必然趋势。

相关文章

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

网站地图xml地图