鋰(li)電池結構

不同結構形式、不同材料的工藝相似但裝備需全新配置

       鋰(li)離子電(dian)池(chi)構成(cheng)主要由(you)正(zheng)極、負極、非(fei)水電(dian)解質和(he)隔膜四部分組(zu)成(cheng)。目前市(shi)場上(shang)(shang)采用(yong)較(jiao)多的(de)鋰(li)電(dian)池(chi)主要為磷(lin)(lin)酸鐵(tie)鋰(li)電(dian)池(chi)和(he)三元(yuan)(yuan)鋰(li)電(dian)池(chi)，二者正(zheng)極原材料(liao)差異較(jiao)大(da)，生產工(gong)(gong)藝(yi)流程比較(jiao)接近但工(gong)(gong)藝(yi)參數(shu)需變(bian)化(hua)巨(ju)大(da)。若磷(lin)(lin)酸鐵(tie)鋰(li)全面更(geng)換(huan)為三元(yuan)(yuan)材料(liao)，舊產線的(de)整改效果不(bu)佳(jia)。對(dui)(dui)于(yu)電(dian)池(chi)廠家而(er)言，需要對(dui)(dui)產線上(shang)(shang)的(de)設備大(da)面積(ji)進行更(geng)換(huan)。

鋰電池制造工藝

前中后三道工序，占比接近35%/30%/35%

        鋰電(dian)(dian)池的(de)(de)生產工(gong)藝比(bi)(bi)較(jiao)復(fu)雜，主要(yao)生產工(gong)藝流程主要(yao)涵蓋電(dian)(dian)極制作的(de)(de)攪拌涂布階段(duan)(duan)（前段(duan)(duan)）、電(dian)(dian)芯合成的(de)(de)卷繞注(zhu)液(ye)階段(duan)(duan)（中段(duan)(duan)），以及化成封裝的(de)(de)包裝檢(jian)測階段(duan)(duan)（后段(duan)(duan)），價值(zhi)量（采購(gou)金額）占(zhan)比(bi)(bi)約(yue)為（35~40%）:（30~35）%:（30~35）%。差(cha)(cha)異主要(yao)來自于設(she)備供應商不同、進口/國產比(bi)(bi)例(li)(li)差(cha)(cha)異等，工(gong)藝流程基本一致(zhi)，價值(zhi)量占(zhan)比(bi)(bi)有(you)偏差(cha)(cha)但總體符(fu)合該比(bi)(bi)例(li)(li)。

        鋰電(dian)生產前段工(gong)序對(dui)應的鋰電(dian)設備主要包(bao)括(kuo)真空攪拌機(ji)(ji)(ji)、涂(tu)布機(ji)(ji)(ji)、輥(gun)壓機(ji)(ji)(ji)等；中段工(gong)序主要包(bao)括(kuo)模切機(ji)(ji)(ji)、卷(juan)繞機(ji)(ji)(ji)、疊片機(ji)(ji)(ji)、注液機(ji)(ji)(ji)等；后段工(gong)序則包(bao)括(kuo)化(hua)成機(ji)(ji)(ji)、分容(rong)檢測設備、過(guo)程倉(cang)儲物流(liu)自動(dong)化(hua)等。除此之外，電(dian)池(chi)組的生產還需(xu)要Pack 自動(dong)化(hua)設備。

鋰電前段生產工藝

極片制造關系電池核心性能

       鋰(li)電池(chi)(chi)前端(duan)工藝(yi)的(de)(de)結果是將鋰(li)電池(chi)(chi)正負(fu)(fu)極(ji)(ji)片制備完成(cheng)，其第一道(dao)工序(xu)是攪(jiao)拌，即將正、負(fu)(fu)極(ji)(ji)固態電池(chi)(chi)材料混合均勻后(hou)加入溶劑，通過真空攪(jiao)拌機攪(jiao)拌成(cheng)漿狀(zhuang)。配料的(de)(de)攪(jiao)拌是鋰(li)電后(hou)續工藝(yi)的(de)(de)基礎，高(gao)質(zhi)量攪(jiao)拌是后(hou)續涂布、輥壓(ya)工藝(yi)高(gao)質(zhi)量完成(cheng)的(de)(de)基礎。

       涂布和(he)輥(gun)壓工(gong)藝之后是分(fen)切(qie)，即對涂布進行分(fen)切(qie)工(gong)藝處(chu)理。如(ru)若分(fen)切(qie)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)產生(sheng)毛(mao)刺則后續裝配、注(zhu)電(dian)解(jie)液等程(cheng)(cheng)序(xu)、甚至是電(dian)池(chi)使用過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)出現(xian)安全隱患。因此鋰電(dian)生(sheng)產過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)前端設備，如(ru)攪拌(ban)機(ji)(ji)、涂布機(ji)(ji)、輥(gun)壓機(ji)(ji)、分(fen)條機(ji)(ji)等是電(dian)池(chi)制造的(de)核心機(ji)(ji)器，關乎整條生(sheng)產線(xian)的(de)質量，因此前端設備的(de)價值量（金額）占整條鋰電(dian)自動(dong)化生(sheng)產線(xian)的(de)比例最(zui)高，約35%。

鋰電中段工藝流程

效率先行，卷繞走在疊片之前

       鋰電池制(zhi)造(zao)過程中，中段(duan)工藝主要是(shi)完成電池的成型(xing)(xing)，主要工藝流程包括制(zhi)片、極片卷繞、模切、電芯(xin)卷繞成型(xing)(xing)和疊片成型(xing)(xing)等，是(shi)當(dang)前國內設(she)備廠商(shang)競爭比較激烈的一(yi)個領域，占鋰電池生產線價值量約30%。

       目前動力(li)鋰電池的(de)(de)(de)電芯(xin)制造工(gong)藝(yi)(yi)主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)有卷(juan)(juan)繞(rao)和疊(die)(die)片兩種(zhong)，對(dui)應的(de)(de)(de)電池結構形(xing)式主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)為(wei)(wei)圓(yuan)(yuan)柱(zhu)與方形(xing)、軟包(bao)三種(zhong)，圓(yuan)(yuan)柱(zhu)和方形(xing)電池主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)采用卷(juan)(juan)繞(rao)工(gong)藝(yi)(yi)生(sheng)產，軟包(bao)電池則主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)采用疊(die)(die)片工(gong)藝(yi)(yi)。圓(yuan)(yuan)柱(zhu)主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)以18650和26650為(wei)(wei)代表，方形(xing)與軟包(bao)的(de)(de)(de)區別(bie)在(zai)于外殼分(fen)別(bie)采用硬鋁殼和鋁塑膜兩種(zhong)，其中軟包(bao)主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)以疊(die)(die)片工(gong)藝(yi)(yi)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)，鋁殼則以卷(juan)(juan)繞(rao)工(gong)藝(yi)(yi)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)。

       軟包結構形(xing)式主要面向中高(gao)(gao)端數碼市(shi)場，單位產(chan)品(pin)的利潤(run)率較高(gao)(gao)，在(zai)同等產(chan)能條(tiao)件(jian)下，相對利潤(run)高(gao)(gao)于(yu)鋁殼電池。由于(yu)鋁殼電池易形(xing)成規模效應，產(chan)品(pin)合格率及(ji)成本易于(yu)控制，目前二者在(zai)各(ge)自市(shi)場領域均有可(ke)觀的利潤(run)，在(zai)可(ke)以(yi)預見的未(wei)來，二者都很難被徹底取代(dai)。

       由(you)于卷繞(rao)工(gong)藝可(ke)以通過(guo)轉速(su)實現電芯的(de)高速(su)生(sheng)產，而(er)疊(die)(die)片技術所能提高的(de)速(su)度有限，因此目前(qian)國內動力鋰電池主要采用卷繞(rao)工(gong)藝為(wei)主，因此卷繞(rao)機的(de)出貨量目前(qian)大(da)于疊(die)(die)片機。

       卷(juan)(juan)繞和疊(die)片(pian)生產對應(ying)的(de)前道工序為(wei)極(ji)(ji)(ji)片(pian)的(de)制片(pian)和模(mo)切(qie)(qie)。制片(pian)包括對分切(qie)(qie)后(hou)的(de)極(ji)(ji)(ji)片(pian)/極(ji)(ji)(ji)耳焊接、極(ji)(ji)(ji)片(pian)除塵、貼保護膠(jiao)(jiao)紙、極(ji)(ji)(ji)耳包膠(jiao)(jiao)和收卷(juan)(juan)或定(ding)(ding)長(chang)裁(cai)斷，其中收卷(juan)(juan)極(ji)(ji)(ji)片(pian)用于(yu)后(hou)續的(de)全自動卷(juan)(juan)繞，定(ding)(ding)長(chang)裁(cai)斷極(ji)(ji)(ji)片(pian)用于(yu)后(hou)續的(de)半自動卷(juan)(juan)繞；沖切(qie)(qie)極(ji)(ji)(ji)片(pian)是將分切(qie)(qie)后(hou)的(de)極(ji)(ji)(ji)片(pian)卷(juan)(juan)繞沖切(qie)(qie)成型，用于(yu)后(hou)續的(de)疊(die)片(pian)工藝。

         在(zai)鋰電封(feng)裝焊接方面，聯贏、大(da)族(zu)、光大(da)的(de)主流激光技術集成應用(yong)廠家均有(you)所涉及，能夠滿足需求、無需進口。

鋰電后段工藝流程

分容化成是核心環節

         鋰(li)電后(hou)(hou)段生產(chan)工藝(yi)主(zhu)要為分(fen)容(rong)、化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)、檢測(ce)和(he)(he)(he)包(bao)裝入庫四(si)道工序(xu)，占(zhan)生產(chan)線價(jia)值量(liang)約35%。化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)和(he)(he)(he)分(fen)容(rong)作為后(hou)(hou)段工藝(yi)中最(zui)主(zhu)要環節，對(dui)成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)電池進行激活檢測(ce)，由(you)于電池的(de)充(chong)放(fang)電測(ce)試(shi)周期長，因此設備的(de)價(jia)值量(liang)最(zui)高(gao)。化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)工藝(yi)的(de)主(zhu)要作用在(zai)于將注液封裝后(hou)(hou)的(de)電芯充(chong)電進行活化(hua)(hua)，分(fen)容(rong)工藝(yi)則是(shi)在(zai)電池活化(hua)(hua)后(hou)(hou)測(ce)試(shi)電池容(rong)量(liang)及其他電性(xing)能參(can)數并進行分(fen)級。化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)和(he)(he)(he)分(fen)容(rong)分(fen)別(bie)由(you)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)機和(he)(he)(he)分(fen)容(rong)機通(tong)常(chang)由(you)自動化(hua)(hua)分(fen)容(rong)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)系統完(wan)成(cheng)(cheng)(cheng)。

鋰電Pack工藝

看似簡單但需要與系統性設計結合

        動力(li)電(dian)池組系(xi)統(tong)是(shi)將眾多單個的(de)電(dian)芯(xin)(xin)通過串、并聯的(de)方(fang)式連(lian)接起來的(de)電(dian)池組，綜合(he)了動力(li)和(he)熱管理等電(dian)池硬件系(xi)統(tong)。Pack是(shi)動力(li)電(dian)池系(xi)統(tong)生(sheng)產、設計應(ying)用(yong)的(de)關鍵，是(shi)連(lian)接上(shang)游電(dian)芯(xin)(xin)生(sheng)產和(he)下游整車(che)的(de)應(ying)用(yong)核心環(huan)節，通常設計需求由(you)電(dian)芯(xin)(xin)廠(chang)或(huo)汽(qi)車(che)廠(chang)提(ti)出(chu)，通常由(you)電(dian)池廠(chang)、汽(qi)車(che)廠(chang)或(huo)者第(di)三方(fang)Pack廠(chang)完成。

       鋰電(dian)(dian)池Pack產線相對簡單，核心工序(xu)包括上料、支(zhi)架粘貼(tie)(tie)、電(dian)(dian)焊、檢(jian)測等(deng)工藝，核心設(she)備為激光焊接機以及各(ge)類粘貼(tie)(tie)檢(jian)測設(she)備。目前，各(ge)大(da)鋰電(dian)(dian)設(she)備廠(chang)商在(zai)此領域的自動化集成布局較少，而(er)大(da)族激光、聯贏(ying)激光等(deng)激光設(she)備廠(chang)商由于在(zai)激光領域的絕對優勢，在(zai)Pack設(she)備領域占(zhan)有率較高。

        目(mu)前(qian)Pack生產(chan)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)比例相對較(jiao)低，是因為(wei)目(mu)前(qian)的(de)新能源車(che)單款車(che)銷量(liang)都不(bu)夠大(da)，上自(zi)動(dong)化(hua)生產(chan)線的(de)成本(ben)較(jiao)高。

磷酸鐵鋰和三元

能量密度繞不開的話題，不同材料需要全套設備投資

        目(mu)前國內主流動力鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)正極材(cai)料(liao)分為磷(lin)酸鐵鋰(li)和三元兩(liang)大(da)種類。其(qi)中(zhong)磷(lin)酸鐵鋰(li)是(shi)目(mu)前最安全(quan)的(de)(de)鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)正極材(cai)料(liao)，其(qi)循環壽命(ming)通常(chang)在(zai)2000次以上，再(zai)加上由于產業成熟(shu)而帶(dai)來(lai)的(de)(de)價格和技術門檻(jian)的(de)(de)下(xia)降，使得很多廠(chang)商出于各種因素考慮都會采(cai)用磷(lin)酸鐵鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)。然而磷(lin)酸鐵鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)在(zai)能量密度方面則存在(zai)明顯的(de)(de)缺陷。

       三(san)元(yuan)聚合物鋰(li)(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)是(shi)指正極材料使用鎳(nie)鈷錳(meng)酸(suan)鋰(li)(li)(li)的鋰(li)(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，鎳(nie)鈷錳(meng)的實際比(bi)例可以根據(ju)具體需(xu)要進行(xing)調整。由于三(san)元(yuan)鋰(li)(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)具備更(geng)高(gao)的能量密度，乘(cheng)用車市場(chang)開始轉向三(san)元(yuan)鋰(li)(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，而(er)在安全(quan)性要求更(geng)高(gao)的客車上，磷酸(suan)鐵鋰(li)(li)(li)則更(geng)受青睞。隨(sui)著全(quan)電(dian)(dian)動乘(cheng)用車的發展，三(san)元(yuan)鋰(li)(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)正在占據(ju)越來越重要的位置。

        兩(liang)種材料的(de)(de)能(neng)量密(mi)度(du)和成本有(you)差(cha)異，不(bu)同(tong)的(de)(de)汽車、不(bu)同(tong)的(de)(de)車企有(you)不(bu)同(tong)的(de)(de)選擇。二者在生產工藝(yi)流程(cheng)上大(da)致相同(tong)，區別主要(yao)(yao)體(ti)現(xian)在材料的(de)(de)使用和配比上不(bu)同(tong)、具體(ti)工藝(yi)參(can)數差(cha)異較大(da)，設備(bei)無(wu)法共(gong)線生產，且單純(chun)改造切換產能(neng)的(de)(de)成本較高（三(san)元材料對真空除濕等要(yao)(yao)求嚴格(ge)，之前的(de)(de)磷酸鐵鋰生產線基(ji)本沒有(you)除濕要(yao)(yao)求），因此多家電(dian)芯廠在產能(neng)規劃中會同(tong)時布局、分別采購(gou)設備(bei)。