軟包電池制造掣肘 國產(chǎn)疊片設(shè)備沖出“圍城”

一度被寄于厚望的軟包電池，在國內(nèi)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(shè)計靈活、內(nèi)阻相對較小等優(yōu)點，過去兩年，軟包動力電池增長勢頭明顯，不少相關(guān)企業(yè)也風(fēng)光無限。

但進入2019年之后，局面發(fā)生了變化。高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)數(shù)據(jù)顯示，2019年上半年國內(nèi)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(lǐng)先的軟包電池企業(yè)在裝機量排名上也出現(xiàn)了明顯下滑。

軟包裝機量下滑的背后，原因錯綜復(fù)雜，既有車企產(chǎn)品的選擇調(diào)整，也有動力電池行業(yè)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(yè)的產(chǎn)能掣肘。

產(chǎn)能掣肘，生產(chǎn)制造過程中核心設(shè)備的效率不高要承擔(dān)主要責(zé)任。疊片設(shè)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(shù)多、工藝相對復(fù)雜、結(jié)構(gòu)難點多、電芯良率、優(yōu)率、設(shè)備穩(wěn)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(xì)準(zhǔn)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(shè)備的效率和性能反映出來，最終影響到了產(chǎn)線投入和產(chǎn)能效率之上。這甚至讓一家從車企切入動力電池領(lǐng)域的企業(yè)不惜自己重金投入做疊片設(shè)備的開發(fā)。

從效率困境看，目前國內(nèi)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(nèi)中天和自動化設(shè)備采用的雙凸輪結(jié)構(gòu)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(chǎn)。

對比數(shù)據(jù)可看出國內(nèi)疊片機效率存在差距。不過其他方面，國內(nèi)設(shè)備優(yōu)勢更明顯，例如性價比高，兼容性強，售后服務(wù)好等特點，市場上基本已取代日韓。

國內(nèi)外的設(shè)備差異，原因主要有三點。首先國外日韓設(shè)備在鋰電方面投入較早，在專利和知識產(chǎn)權(quán)保護下，選用的疊片工藝跟國內(nèi)不同。國外疊片工藝是先將負(fù)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(nèi)為規(guī)避專利法訴訟，主要用熱復(fù)合和Z字型疊片工藝，大致是將正負(fù)極，隔膜裁切后直接層疊，做成電芯后熱壓，貼膠下料。國內(nèi)的疊片工藝相對來說，較為復(fù)雜，對設(shè)備要求高，進而生產(chǎn)效率方面受限制。

其中熱復(fù)合疊片工藝的代表企業(yè)是先導(dǎo)智能、吉陽自動化;Z字型疊片工藝代表的企業(yè)是超業(yè)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(fā)，國內(nèi)電池企業(yè)一般要求疊片設(shè)備至少兼容六款型號不同的電池。國外日韓設(shè)備只專注于一款或兩款電池型號。自動化設(shè)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(nèi)設(shè)備兼容性強，自然在穩(wěn)定性和稼動率方面就相對差一些。

最后國產(chǎn)設(shè)備注重?fù)屨际袌龇蓊~，關(guān)注性價比，售后服務(wù)等客戶體驗。國外日韓設(shè)備則走高端路線，只服務(wù)特定領(lǐng)域的電池企業(yè)。

縱觀2019年的國內(nèi)疊片設(shè)備市場格局，主要集中在先導(dǎo)智能、超業(yè)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(shè)備的裝備企業(yè)。

事實上，鋰電設(shè)備嚴(yán)重依賴于動力電池的發(fā)展。就疊片機設(shè)備企業(yè)發(fā)展而言，市場前景具體要看所獲主要訂單的電池企業(yè)。

業(yè)內(nèi)有種戲稱，將電池企業(yè)稱為大甲方，設(shè)備企業(yè)為小乙方。因此設(shè)備主供應(yīng)的電池廠家占市場份額大，設(shè)備企業(yè)的市場份額自然高。很明顯，未來受電池企業(yè)頭部效應(yīng)影響，疊片設(shè)備的市場集中度會提升，當(dāng)然在技術(shù)上的挑戰(zhàn)也會更多。

針對疊片機的技術(shù)挑戰(zhàn)，包括利元亨、超業(yè)精密、中天和自動化等國內(nèi)設(shè)備企業(yè)都在不斷進行技術(shù)革新與迭代。

利元亨用全自動疊片動力電池裝配線，實現(xiàn)全部自動化流程對接，提高生產(chǎn)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(yù)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(yù)點焊，激光周邊焊，短路測試，驗漏及本段生產(chǎn)線物流等生產(chǎn)工藝。

超業(yè)精密董事長林萬盛將極片切割后的斷面視為“傷口”，認(rèn)為疊片工藝在轉(zhuǎn)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(tài)，導(dǎo)致后期電芯的安全性，一致性、良率、優(yōu)率差。

針對此研發(fā)出沖切疊一體機，能縮減切片與疊片之間工序轉(zhuǎn)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(xiàn)大批量生產(chǎn)。

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

粉塵方面，用負(fù)壓吸塵，刷粉除塵，布袋除塵及等離子風(fēng)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(jiān)控。設(shè)備運營方面，人工減少2/3，占地面積減少1/2，實現(xiàn)設(shè)備的少人化，自動化。

總而言之，疊片機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需控制的參數(shù)較多，過程復(fù)雜，主要集中在四個方面：

生產(chǎn)效率：生產(chǎn)受制于過程工序多和設(shè)備結(jié)構(gòu)。目前解決方式是增加多工位，對來料進行管控，優(yōu)化結(jié)構(gòu)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(zhì)量，減少誤判幾率。

疊片單元對齊度：優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，提高機加件的加工精度，CCD相機光源精度提高，裝配調(diào)試時注意細(xì)節(jié)。

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(wěn)定貼膠質(zhì)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(yè)精密等在內(nèi)的多家企業(yè)都將會分享軟包電池制造的最新進展和技術(shù)趨勢。