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電池電芯選卷繞還是疊片?市場(chǎng)說(shuō)了算

卷繞和疊片,如孿生兄弟爭斗,市場(chǎng)決定生死。

中國新能源汽車(chē)市場(chǎng),據騰訊營(yíng)銷(xiāo)預測,未來(lái)5年將保持40%的復合增長(cháng)率,到2022年年銷(xiāo)量約300萬(wàn)臺。增長(cháng)原因是政策目標支持,車(chē)輛電池品質(zhì)提升,消費者接受程度增強,由此可推導出企業(yè)發(fā)展將由政策導向轉為市場(chǎng)產(chǎn)品驅動(dòng)。

市場(chǎng)產(chǎn)品驅動(dòng),意味著(zhù)消費者能真正作為顧客,用性?xún)r(jià)比的眼光,來(lái)衡量新能源汽車(chē)值不值得買(mǎi)。經(jīng)實(shí)地調研,客戶(hù)選購新能源汽車(chē)主要顧慮是電池的續航里程、使用壽命、安全性,也包含充電樁分布的完善性、充電時(shí)長(cháng)、二手轉賣(mài)保值率、流通渠道、售后服務(wù)等。

直白說(shuō),電池對新能源汽車(chē)而言,如同心臟,其性能與成本直接決定銷(xiāo)量。

電池中應用最廣泛的鋰離子動(dòng)力電池,其性能與工藝、制造設備密切相關(guān)。尤其是核心工序卷繞與疊片涉及到的,對量產(chǎn)成本有剛性約束。

本文將從卷繞和疊片兩種工藝的工藝、設備特點(diǎn)、整車(chē)開(kāi)發(fā)平臺進(jìn)行分析,評估。

01 卷繞與疊片工藝

卷繞工藝中,極片隔膜制成電芯后,兩側邊緣位置的電極存在較大曲率,在充放電的過(guò)程中,易變形和扭曲,會(huì )導致電池性能下降,甚至有安全隱患。此外電芯放電過(guò)程中,兩側電流分布不均,電壓極化較大,放電電壓不穩。

疊片工藝過(guò)程繁瑣,主要是極片與隔膜裁切成片。但極片分切合格率低,質(zhì)量(斷面、毛刺等)很難保持高度一致性,且對齊精度不夠。

總的來(lái)說(shuō),卷繞效率高,工藝簡(jiǎn)單,但電芯品質(zhì)不如疊片。雖然疊片機可通過(guò)多工位提升效率,然總體上成本依舊高昂,電芯一致性差,在市場(chǎng)上的競爭力還是薄弱些,只能限定一小部分使用。

02 卷繞設備

卷繞設備包括正負極片、隔膜自動(dòng)放卷,自動(dòng)除粉塵,正負極片自動(dòng)卷繞,粘貼終止膠帶,成品自動(dòng)下料,預壓稱(chēng)重,貼二維碼等模塊。

對電池廠(chǎng)而言,采購設備最重要的性能指標是卷繞線(xiàn)速度、張力波動(dòng)控制、對齊精度、整機合格率、時(shí)間稼動(dòng)率、故障率等。

就當下卷繞機的水平,可實(shí)現線(xiàn)速度3m/s,張力波動(dòng)控制±5%,對齊精度為±2mm,整機合格率≥99%,時(shí)間稼動(dòng)率≥98%,故障率≤1%。

03 疊片設備

以熱復合式疊片機為例,其來(lái)料為已切割極耳的卷料。工序是正負極裁切、熱復合、疊片、熱壓與四周包膠。

功能是極片隔膜自動(dòng)放卷、自動(dòng)糾偏、張力控制、極耳撫平和導向,除塵,極片裁斷和送料、熱復合、CCD定位和疊片,包膠,稱(chēng)重貼碼等。

具體流程是正負極和隔膜卷先由伺服電機自動(dòng)放卷,然后經(jīng)張力控制和糾偏,被極片裁切裝置裁切為定長(cháng)的單片。熱復合機構將裁切好的正負單片與雙層隔膜送進(jìn)烘箱內預熱,再用麥拉膜保護極片和隔膜輸送。結束后,直接冷壓、裁斷成獨立疊片單元。

獨立疊片單元被運送至CCD拍照位置,經(jīng)拍照定位后,位置信息會(huì )傳送至搬送機械手。搬送機械手接收指令,機械手上的吸盤(pán)吸附疊片單元堆疊至疊片臺。堆疊至電芯所需層數后,直接輸送至熱壓平臺,完成熱壓。

熱壓后電芯進(jìn)入包膠工位進(jìn)行短路測試并四周包膠,隨后稱(chēng)重并在表面貼碼信息綁定,最終NG自動(dòng)剔除,合格品則保留。

疊片機水平目前是電芯整體對齊精度±0.5mm,產(chǎn)品合格率≥99.5%,時(shí)間稼動(dòng)率≥98%,故障率≤1%,疊片效率(五工位)在4片/s。

04 總結

疊片機和卷繞機都能制備大容量方形電池。從整車(chē)開(kāi)發(fā)平臺而言,未來(lái)方形電池的制造,會(huì )與車(chē)型底盤(pán)相匹配。

眼下最受業(yè)內關(guān)注的電動(dòng)車(chē)平臺就是大眾MEB平臺,從這一趨勢來(lái)看,電池的模組和電芯尺寸都在變大。另外大眾發(fā)布的VDA尺寸電芯已到達卷針周長(cháng)的極限,按MEB平臺的電芯尺寸,將來(lái)電芯長(cháng)度還會(huì )增加。

如果單從能量密度和續航里程看,大模組、大電芯的確是趨勢,疊片比卷繞更占優(yōu)勢。可市場(chǎng)比拼的本質(zhì)是價(jià)格,如果疊片設備能大幅降成本,利潤高過(guò)卷繞,取代也許就近在咫尺。

說(shuō)一千,道一萬(wàn),關(guān)鍵問(wèn)題還是錢(qián)。自古巧婦難為無(wú)米之炊,疊片看似前途光明,若是成本一直居高不下,即便政策支持鼓勵,遲早也會(huì )被消費者拋棄。

請不要抱怨市場(chǎng)無(wú)情,只講利益,因為企業(yè)發(fā)展,最根本的還要靠盈利。


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