6月2日，在國(guó)務(wù)院總理李強(qiáng)主持召開(kāi)的國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議上，將原定于今年年末到期的新能源汽車(chē)免征車(chē)購(gòu)稅政策再次延期，這無(wú)疑為目前增速放緩的新能源汽車(chē)市場(chǎng)注入了一劑“強(qiáng)心針”。根據(jù)車(chē)乘聯(lián)提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2023年1-4月份，中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)量217.5萬(wàn)輛，平均滲透率提升至27.1%，但整體產(chǎn)量的增速已明顯放慢，與去年同期相比增長(zhǎng)率為32.8%(見(jiàn)圖1)。在這一市場(chǎng)環(huán)境下，動(dòng)力鋰電池行業(yè)出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過(guò)剩的局面，與此同時(shí)，儲(chǔ)能鋰電池市場(chǎng)受到越來(lái)越多的關(guān)注，規(guī)?；?、精益生產(chǎn)成為目前鋰電池設(shè)備行業(yè)的重要發(fā)展趨勢(shì)。

　　組編/編輯部

　　兩大主線——“大方形+大圓柱”

　　在當(dāng)前新能源汽車(chē)市場(chǎng)增速放緩的形勢(shì)下，2023年中國(guó)動(dòng)力鋰電池行業(yè)整體呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過(guò)剩的特征，去庫(kù)存成為今年頭幾個(gè)月市場(chǎng)的主旋律。進(jìn)入二季度，從五月份新能源汽車(chē)廠商的交付數(shù)據(jù)來(lái)看，比亞迪、廣汽埃安、理想等主力車(chē)企都實(shí)現(xiàn)了環(huán)比超過(guò)10%的交付增速，整體出現(xiàn)明顯回升，下游需求的放量同時(shí)傳導(dǎo)、帶動(dòng)至鋰電行業(yè)的排產(chǎn)恢復(fù);加上近期碳酸鋰等原材料價(jià)格在較低位置企穩(wěn)后，使得行業(yè)釋放出更多需求，促進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)期健康發(fā)展。

　　統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，今年1-4月動(dòng)力電池裝車(chē)量累計(jì)達(dá)91GWh，同比增長(zhǎng)41%，預(yù)計(jì)二季度下旬后期排產(chǎn)能夠逐步正常。在激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新成為車(chē)企和電池廠商降本增效的重要發(fā)力點(diǎn)，頭部企業(yè)的影響力被進(jìn)一步放大。以比亞迪刀片電池和寧德時(shí)代麒麟電池為代表的大容量方形電池，以及特斯拉主推的46系大型圓柱電池，是目前市場(chǎng)的兩大主線。據(jù)悉，比亞迪刀片電池已被運(yùn)用在其多款新車(chē)型上，極氪001為全球首款搭載麒麟1000公里電池的量產(chǎn)車(chē)型，將于2023年二季度推出;松下、LG化學(xué)、三星SDI、以色列Storedot都已經(jīng)或即將開(kāi)始量產(chǎn)46系大圓柱電池，部分國(guó)內(nèi)部分鋰電設(shè)備廠商(如：先導(dǎo)智能、利元亨等)也已開(kāi)發(fā)出相應(yīng)產(chǎn)線。

　　比亞迪刀片電池和寧德時(shí)代麒麟電池采用的都是CTP無(wú)模組動(dòng)力電池包技術(shù)，大幅減少了內(nèi)部的線纜和結(jié)構(gòu)，電池體積利用率相較于傳統(tǒng)電池包提升了50%以上，零部件數(shù)量減少40%，生產(chǎn)效率可提升50%，最終成本下降了30%左右。刀片電池這類長(zhǎng)、薄形電池的生產(chǎn)難點(diǎn)主要在于極片制造，超寬幅的極片生產(chǎn)設(shè)備成為必備(如：極片雙面涂布、極片輥壓等)，另外，針對(duì)長(zhǎng)極片的疊片工藝必須要保證分切一致、堆疊時(shí)對(duì)齊，這樣才能確保電池成品擁有良好的一致性。

　　而特斯拉之所以選擇4680大圓柱電池的主要原因也在于能量密度、安全性的提升，以及成本的下降。在46系大圓柱電池的制作工藝中，高性能也帶來(lái)了高要求，例如，特斯拉的4680電池采用的是無(wú)極耳(又稱為全極耳)結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)對(duì)于涂布、分切、卷繞、焊接等工藝的要求更加嚴(yán)格。

　　除了鋰離子電池之外，一些新型技術(shù)路線的電池發(fā)展也值得密切關(guān)注。近年來(lái)，動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈一直對(duì)鈉離子電池的量產(chǎn)化進(jìn)行積極布局，當(dāng)前已具備量產(chǎn)能力，但產(chǎn)業(yè)鏈需求端對(duì)鈉離子的反饋并不積極，鈉離子電池尚處產(chǎn)業(yè)化的初期階段，在核心技術(shù)路線存爭(zhēng)議、供應(yīng)鏈準(zhǔn)備不充分、生產(chǎn)工藝不成熟等因素的影響下，鈉離子電池的成本優(yōu)勢(shì)暫時(shí)還無(wú)法完全展示出來(lái)。

　　此外，目前有車(chē)企已開(kāi)始布局半固體電池、全固態(tài)電池等新型種類電池，安全性是短期驅(qū)動(dòng)因素，能量密度是中長(zhǎng)期驅(qū)動(dòng)因素，半固態(tài)電池一般可兼容現(xiàn)有工藝設(shè)備，對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈沖擊較小;固體電池的技術(shù)核心在于電解質(zhì)的革新，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)的全固化，不斷減少對(duì)液態(tài)電解質(zhì)的應(yīng)用。據(jù)了解，2022年起，國(guó)內(nèi)部分車(chē)企開(kāi)始搭載半固態(tài)電池，但由于全固態(tài)電池制造仍存在眾多難題未解，因而暫無(wú)可靠量產(chǎn)計(jì)劃，產(chǎn)業(yè)端預(yù)計(jì)2030年有可能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)。

圖1

　　第二條增長(zhǎng)曲線——儲(chǔ)能市場(chǎng)

　　根據(jù)TrendForce集邦咨詢的數(shù)據(jù)顯示，2022年全球新增儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模約為20.5GW/42.1GWh，同比增長(zhǎng)86%/80%;全球儲(chǔ)能市場(chǎng)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，預(yù)計(jì)2023年全球儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模有望達(dá)到34.9GW/77.9GWh(見(jiàn)圖2)，整體裝機(jī)需求強(qiáng)勁，其中，中國(guó)、德國(guó)、美國(guó)是目前主要的儲(chǔ)能增量市場(chǎng)。

　　在5月24日舉行的第十三屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)上，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)王澤深在致辭發(fā)言中表示，我國(guó)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)仍處于新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)、新趨勢(shì)的探索之中，2022年我國(guó)新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)超過(guò)8.7GW，2023年中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模有望超過(guò)15GW，2025年將達(dá)到70GW。

　　通常來(lái)說(shuō)，在一套儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本構(gòu)成中，電池組約占到60%左右的比例，而鋰離子電池的技術(shù)成熟度和占比均是目前最高的(見(jiàn)圖3)，特別是大容量方形鋰電池已成為主流趨勢(shì)，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，280Ah的大容量方形鋰電池在電力儲(chǔ)能領(lǐng)域的滲透率已達(dá)80%。伴隨新型儲(chǔ)能市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，這一領(lǐng)域也有望成為鋰電池設(shè)備行業(yè)的第二條增長(zhǎng)曲線。

　　但另一方面，有業(yè)內(nèi)資深人士指出，并不能簡(jiǎn)單地將動(dòng)力鋰電池的過(guò)剩產(chǎn)能直接用到儲(chǔ)能電池上，兩者在生產(chǎn)工藝路線及核心設(shè)備方面差異顯著，動(dòng)力電池更側(cè)重于充放電功率，要求充電速率快、輸出功率高、耐震動(dòng)，尤其強(qiáng)調(diào)較高的安全性和高能量密度，以達(dá)到持久的續(xù)航能力以及輕量化。而儲(chǔ)能設(shè)備一般規(guī)模較大、固定裝置無(wú)需移動(dòng)，因此對(duì)儲(chǔ)能電池的重量和體積沒(méi)有太高的要求，而是強(qiáng)調(diào)電池容量和使用壽命，例如，1500至2000個(gè)循環(huán)就足以滿足乘用車(chē)對(duì)動(dòng)力電池的要求，但儲(chǔ)能電池的要求是至少8000個(gè)循環(huán)。為此，目前一線廠家越來(lái)越傾向于在儲(chǔ)能電池的電芯生產(chǎn)、PACK組裝等環(huán)節(jié)采用專線，基本已經(jīng)不再和動(dòng)力電池共用產(chǎn)線了，專線才能保證電芯的一致性，而一致性尤其對(duì)于大電芯來(lái)說(shuō)是特別重要的指標(biāo)。

　　例如，合信技術(shù)針對(duì)鋰蓄電池大功率、高比能量和高循環(huán)壽命等應(yīng)用要求，開(kāi)發(fā)的PLC+伺服+HMI一整套儲(chǔ)能鋰電池PACK線控制系統(tǒng)，在電芯模組處理線、電芯模組擠壓系統(tǒng)、電芯模組靜置線、電芯模組焊接線、PACK成品組裝線部分均有完整的產(chǎn)品組合方案，從而保障了核心儲(chǔ)能裝置電芯的安全性與穩(wěn)定性。

圖2 全球儲(chǔ)能市場(chǎng)新增裝機(jī)規(guī)模統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè)(單位：GW/GWh)

圖3 2022年中國(guó)新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)技術(shù)分布情況

　　精準(zhǔn)驅(qū)控助力突破PPM

　　鋰電池生產(chǎn)是一系列復(fù)雜的工序，在合漿、涂布、壓延、模切、卷繞、入殼、焊接、注液、化成等各個(gè)工序中都需要用到相應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備和控制系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和效率。

　　近年來(lái)，匯川技術(shù)深度參與到鋰電池生產(chǎn)線從前道工序到后道工序的全流程，提供了控制、驅(qū)動(dòng)、視覺(jué)、機(jī)器人、直線電機(jī)、氣動(dòng)等工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品及方案，以及配套的軟件平臺(tái)和服務(wù)支持，持續(xù)聚焦鋰電行業(yè)工藝和裝備的升級(jí)迭代。在驅(qū)控產(chǎn)品線部分，匯川技術(shù)開(kāi)發(fā)的SV680N旗艦伺服驅(qū)動(dòng)器，雙工位固晶機(jī)最高速率可達(dá)45K/h，8項(xiàng)安全功能認(rèn)證;中型PLC智能控制器(AC800、AC700)，高精、高性能多軸同步運(yùn)動(dòng)控制支持256軸同步控制，1ms掃描周期，目前已在鋰電卷繞、疊片等關(guān)鍵工藝段被批量應(yīng)用。

　　此外，匯川技術(shù)涂布機(jī)平臺(tái)凸輪閥方案的電機(jī)加速度、定位時(shí)間實(shí)時(shí)可調(diào);通過(guò)調(diào)整電機(jī)行程即可調(diào)整閥體動(dòng)作行程，實(shí)時(shí)更改，無(wú)需機(jī)械改動(dòng);模頭采用伺服電機(jī)方案，實(shí)現(xiàn)涂厚自動(dòng)調(diào)節(jié)，節(jié)省人工。切疊一體平臺(tái)解決方案多軸采用凸輪工藝，運(yùn)行速度自由靈活切換;精準(zhǔn)的疊片緩存控制工藝，消除疊片過(guò)程中隔膜長(zhǎng)度突變帶來(lái)的張力波動(dòng)問(wèn)題;視覺(jué)采用缺陷檢測(cè)、長(zhǎng)度檢測(cè)、定位糾偏等檢測(cè)方案，及時(shí)剔除NG極片，保證產(chǎn)品的合格率。匯川模組PACK平臺(tái)解決方案提供貼膜、涂膠、堆疊、壓裝等工具平臺(tái)及InoQuickPro標(biāo)準(zhǔn)化編程模板，使得模組PACK工序段調(diào)試時(shí)間降低30%。

　　基于鋰電池生產(chǎn)特性，廣東科伺智能科技有限公司開(kāi)發(fā)的EtherCAT伺服系統(tǒng)在攪拌到PACK線的各個(gè)工藝段都有大批量應(yīng)用的成熟方案。例如在寬幅高速涂布設(shè)備中，針對(duì)收放卷慣量匹配、卷徑計(jì)算、張力控制、速度平穩(wěn)性、高速探針響應(yīng)等要求，科伺對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器硬件及算法進(jìn)行改進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)超大負(fù)載慣量的自適應(yīng)，通過(guò)提供速度響應(yīng)帶寬，降低線速度波動(dòng)，提供系統(tǒng)張力的穩(wěn)定性。同時(shí)，針對(duì)鋰電池涂布工藝、卷繞工藝、切疊一體工藝、熱壓冷壓、多軸控制等，科伺開(kāi)發(fā)的高速微張力控制、轉(zhuǎn)速突變張力控制、高速高精度糾偏、高精度雙通道模擬量壓力閉環(huán)控制、擴(kuò)展軸工藝庫(kù)等創(chuàng)新技術(shù)，均受到了客戶的廣泛認(rèn)可。

　　鋰電池生產(chǎn)頭部企業(yè)對(duì)設(shè)備效率要求的提升，也是目前業(yè)內(nèi)關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)，即圍繞核心機(jī)型如卷繞線、疊片機(jī)等，突破更高的PPM數(shù)值。以大圓柱電池為例，針對(duì)卷繞速度提升容易造成極耳翻折及料線跑偏等“痛點(diǎn)”問(wèn)題，一些伺服運(yùn)/控廠商運(yùn)用多級(jí)高精度糾偏系統(tǒng)，通過(guò)CCD成像精確檢測(cè)對(duì)邊對(duì)齊度，較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)極片和隔膜對(duì)齊度的控制，幫助設(shè)備商提高了成品良率和生產(chǎn)效率(例如：先導(dǎo)智能21700卷繞機(jī)的效率可達(dá)到45PPM，方形鋁殼卷繞機(jī)極片長(zhǎng)度在6000mm時(shí)效率仍可達(dá)12PPM，線速度超過(guò)3000mm/s)。

　　精益制造能力大比拼

　　面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境，當(dāng)前電池企業(yè)的競(jìng)逐核心轉(zhuǎn)移至大規(guī)模制造能力與交付能力的比拼，誰(shuí)能采用先進(jìn)技術(shù)、精益生產(chǎn)，把現(xiàn)有的產(chǎn)能充分利用、實(shí)現(xiàn)極致的降本增效，誰(shuí)就有了應(yīng)對(duì)行業(yè)周期性調(diào)整的底氣。鋰電行業(yè)已經(jīng)從快速制造轉(zhuǎn)入精益制造階段，對(duì)設(shè)備的工藝制造升級(jí)提出了更多的要求，國(guó)內(nèi)電池設(shè)備企業(yè)的生產(chǎn)模式由“粗放式”走向“精益化”，迫切需要通過(guò)頂層規(guī)劃，從整體工藝流程及產(chǎn)線的角度，采用更多精益化、數(shù)字化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)方案，來(lái)有效管理業(yè)務(wù)，提高效率和生產(chǎn)力，最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

　　施耐德電氣分布在全球各地的近百家“零碳工廠”積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠?yàn)榭蛻籼峁┒喾N精益生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理工具，這也正是施耐德電氣解決方案在電池制造市場(chǎng)上的高附加值體現(xiàn)。在這些施耐德電氣精益生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理工具中，施耐德電氣精益制造運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)(MOM)可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為決策信息，從精益化評(píng)估入手，帶來(lái)精益數(shù)字化咨詢，并可提供30多種精益改造工具組合，充分支持電池企業(yè)各種精益化核心模塊的改善需求。施耐德電氣PI System平臺(tái)是一個(gè)工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，它首先收集生產(chǎn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)，再把其中有益的數(shù)據(jù)管理起來(lái)，經(jīng)過(guò)處理、輸出，形成可操作的KPI，并且精確定位重要事件，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為企業(yè)的決策洞察。

　　鋰電池生產(chǎn)的工藝復(fù)雜、流程較長(zhǎng)，任何一個(gè)步驟都會(huì)影響到成品電池的穩(wěn)定、安全品質(zhì)，因此對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的連續(xù)性監(jiān)測(cè)提出了高要求，施耐德電氣推出的預(yù)測(cè)性維護(hù)顧問(wèn)PMA在鋰電池生產(chǎn)全流程管理中也起到非常關(guān)鍵的作用。它利用溫度/振動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)，運(yùn)用機(jī)理+數(shù)理故障預(yù)測(cè)算法以及邊緣網(wǎng)關(guān)，隨時(shí)隨地為鋰電池企業(yè)報(bào)告實(shí)時(shí)設(shè)備健康狀況，準(zhǔn)確定位設(shè)備故障，并可提供故障維修建議，確保整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中工藝數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

　　施耐德電氣能源管理系統(tǒng)EMS為鋰電池生產(chǎn)企業(yè)打造“零碳”工廠提供了一項(xiàng)有力工具，幫助企業(yè)通過(guò)能源計(jì)量，精確分析能源消耗分布，進(jìn)而提供針對(duì)空壓機(jī)群、燈光、冷/熱源、循環(huán)水、供配電、空調(diào)等的能源優(yōu)化控制實(shí)施方案，還可實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)字化運(yùn)維功能。

　　結(jié)語(yǔ)

　　從今年以來(lái)下游鋰電池設(shè)備廠商的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)情況來(lái)看，動(dòng)力電池市場(chǎng)仍處于劇烈“洗牌”的過(guò)程中，海外訂單的增長(zhǎng)尤為突顯，同時(shí)圍繞儲(chǔ)能電池、刀片電池、大圓柱電池等新型鋰電技術(shù)，各家都在緊張布局研發(fā)適配新工藝的新型鋰電設(shè)備，超寬幅涂布及輥分設(shè)備、4680圓柱激光卷繞一體機(jī)、三工位高速切疊一體機(jī)，短刀電芯裝配線，以及滿足復(fù)合集流體等創(chuàng)新材料的設(shè)備均是行業(yè)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。全力協(xié)助中國(guó)鋰電池設(shè)備商迎接新一輪的技術(shù)升級(jí)，是目前包括伺服、運(yùn)控產(chǎn)品線在內(nèi)的工控自動(dòng)化廠商的重要工作之一。

　　比亞迪刀片電池(圖片來(lái)源：比亞迪官網(wǎng))

　　特斯拉4680大型圓柱電池(圖片來(lái)源：特斯拉官網(wǎng))