全球鋰電池產業正在發生深刻變革,動力電池性能、品質競爭升維帶動新裝備、新工藝迭代加快。
作為動力電池智造的后盾支撐,中國鋰電裝備企業不斷致力于技術迭代與挖潛革新,提升產品價值與技術輸出,以領先的商業化產品構筑強護城河。
在2021高工鋰電年會上,從多家核心工序設備企業高層演講分享來看,以智能制造、極限智造為目標,鋰電制造核心工序段已經迎來全面升級。
制漿
在制漿環節,循環高效制漿工藝、雙螺桿制漿工藝已經啟動傳統的雙行星制漿工藝的替代,新一代制漿工藝大幅提升制漿效率的同時,解決傳統制漿系統漿料不穩定、能耗高、污染、占地面積大等難題。
在2021高工鋰電年會上,尚水智能、宏工科技、大蜥蜴、金銀河均有所展現。
尚水智能工程技術中心副總監黃威表示,循環式制漿系統能夠實現高效運營的邏輯是:1、粉體打散成煙霧狀后與快速流動的液體接觸,可實現更快地潤濕;2、采用打循環的方式保證所有漿料被有效分散的時間基本相同,由此實現了更短地分散時間;3、采用小間隙(2mm)的定轉子分散單元來提高分散強度,得到了更好的分散效果。
宏工科技勻漿事業部總經理汪謝指出,宏工新一代制漿機實現了重要的三大突破:1、在不影響制漿效率的情況下,產熱減少;2、改進葉輪,實現產能放大化,同時解決金屬磨損問題;3、改進分散模塊,解決易返料、過載問題。
大蜥蜴副總經理陶子介紹,大蜥蜴高速制漿機可在一臺機器上完成“混合-均質-分散”三個工步,適應黏度最高達10萬mpa.s,固含量最高達到80%以上。
金銀河鋰電裝備事業部總經理李小云透露,在制漿環節,金銀河目前最大雙螺桿生產線125型,正負極各一條生產線就能滿足年產能6-9GWh需求,并在此基礎上提高了產品的一致性。據統計,125型一年可節省919萬千瓦的電能。
涂布
在涂布環節,雙面涂布、雙面同時干燥工藝也在逐步替代傳統的折返式雙層涂布機結構設計,前者的優勢在于,可顯著提升電池循環、容量、自放電、內阻等性能,提升干燥質量,節約設備成本和運行成本,節省安裝空間。
嘉拓智能總經理齊曉東在2021高工鋰電年會上表示,嘉拓智能新品雙面同時底涂涂布機,雙面底涂速度200m/min,若箔材、漿料更好能夠達到300m/min。
同時,嘉拓智能針對涂布機智能化做了諸多思考與嘗試:1、模頭自動調節,與多架濕膜干膜聯動閉環;2、尺寸自動調節,與CCD,糾偏及模頭移動做閉環控制;3、模頭自動清潔,不用打開模頭,自動清洗模頭流道內的漿料;4、自動穿帶,在烘箱內及穿帶不方便的位置實現自動牽引穿帶。
信宇人營銷總監鄭耀祖介紹,信宇人的單向雙面同時涂布機在1200mm涂寬狀態下,涂布速度可達70m/min,涂布寬度量產了3種規格,有效涂寬依次為700mm-900mm-1200mm。同時兼具面密度更均勻、更好的電化學性能、更節能等多重優勢。
輥壓
在輥壓工序,輥壓分切一體機兼具電池極片軋制和分切功能,正在代替原有軋制和分切工序由兩臺獨立設備完成的傳統生產方式,在保障電池極片軋制與分切高精度和高一致性的基礎上,顯著提升電池極片的生產效率。
金銀河鋰電裝備事業部總經理李小云表示,公司的高精密輥壓分切一體機,輥壓機采用雙機連續輥壓電池極片,電池極片反彈變形減少,尤其適合負極電池極片輥壓;設有拉伸裝置,通過張力輥和拉伸擺輥恒張力閉環控制,消除打皺;恒輥縫恒壓力控制,確保極片輥壓精度;主機軋輥完全同步,生產速度可達100m/min;熱壓恒溫系統保證兩軋輥溫差±1.5℃。
易鴻智能董事長王剛介紹,易鴻智能輥壓多級分切一體機的優勢是:高速大幅寬輥壓分切做到Max1500mm;具備在線分切寬度閉環系統&防缺口斷帶閉環系統;分切寬度精度≤±0.3mm;張力控制精度高,使用張力傳感器+擺輥PID控制;軋輥壓力,間隙閉環控制,軋輥使用伺服電機控制,降低能耗,提高傳動精度。
卷繞
在卷繞工序,卷繞機工藝向更高效、兼容電芯尺寸范圍大、精度更高方向演進。激光模切卷繞一體機應用規模也在不斷擴大。
易鴻智能董事長王剛指出,激光模切卷繞一體機的優勢是:模切速度120m/s,卷繞速度3m/s-3.5m/s;速度匹配有利于提高生產效率;極耳間距一鍵算法生成;激光復位重切閉環控制;極耳對齊度閉環控制:EA長度20m,極耳對齊度控制在±2mm內;EA長度40m, 極耳對齊度控制在±3mm內;Overhang閉環控制:過程精度±0.2mm,甩頭甩尾±0.2mm;無擾動精準張力控制系統。
值得一提的是,在輥壓分切和激光切卷繞銜接過程中,易鴻智能還實現了輥壓分切和激光模切卷繞智能裝備的一體化,生產數據上傳MES系統,通過算法數據進行膜卷配對,實現生產大數據互聯互通,提高設備OEE;提升整線制程優率;輸出產品的一致性;輸出產品的安全性;提升智能化生產及管理。
疊片
在疊片工序,動力電池電芯長薄化趨勢下,卷繞工藝已無法滿足需求,生產工藝向“疊時代”邁進。切疊一體機應用規模也在持續上量。
利元亨高速動力切疊一體機目前最優疊片速度0.15s/pcs,在技術突破方面:1、高速高精度裁切控制技術,精度可以控制在±0.15mm,大幅提升動力電池能量密度和安全性;2、整機粉塵分區域萬級控制技術,解決生產粉塵頑疾;3、傳送皮帶人性化設計,更換時間10min,易操作易維護;4、疊片機械手電子凸輪同步性控制技術,設備協調性強,保障高速疊片效率;5、疊片輔助時間控制在<6.5s內,有效提升生產效率。
興禾自動化副總經理劉成在2021高工鋰電年會上表示,在動力電池切疊一體機解決方案上,興禾自動化在Z疊、多片疊及熱復合疊片三個方向都有自己的解決方案。
其中,高效Z型切疊一體機單片疊片時間0.21秒,且疊片精度做到行業領先水準;多片疊型切疊一體機采用隔膜先裁斷再堆疊技術,單片實現0.15秒;熱復合疊片型切疊一體機適用于多個產品規格,精度達到Z疊方案水準。
干燥
在電芯干燥環節,接觸式極速高真空烘烤設備也開始獲得越來越多電池企業青睞,其優勢在于,可大幅縮短烘烤時間,提高烘烤效率,降低生產能耗。
鐳煜科技工程研發總監龍國斌在2021高工鋰電年會上表示,目前鐳煜科技研發的注液前干燥的全新三代電芯干燥系統較第二代系統承諾成本降低30%,占地面積減少50%,而且更標準化。
其中,鐳煜科技研發的Roll To Roll開卷極速干燥系統具備干燥速度可達120m/min,幅寬兼容范圍大;干燥一致性99.99%,干燥效果遠優越于目前干燥設備;產能高,能耗低,相對產能情況下能耗低于8倍以上;通過前端極片高效干燥,迭代注液前的電芯干燥等性能優勢。
化成分容
在化成分容工序,高串串聯化成分容新技術也應運而生。采用該技術可將多電池串聯起來,采用一個電流通道對多個電池進行檢測,與并聯設備比能提高化成或分容產品的一致性,顯著提高能效。
廣州擎天董事長孫君光表示,公司串聯化成分容方案優勢在于:1、電芯一致好。電流絕對一致,擎天已成功投運114串電源,進一步提高電芯一致性;2、節能降耗多。相比并聯電源,充放電效率提高20個百分點,用電成本大幅下降;3、調試效率高。相比并聯電源,調試檢修維護工作減少50%以上,提高產線利用率;4、缺陷辨識全。智能識別電芯微小缺陷,提高系統安全。
倉儲物流
在倉儲物流環節,鋰電行業也迫切需要智慧倉儲整體解決方案,并且采取利用大數據分析為決策提供依據的解決方案以攻克現有難題。
利元亨研究院院長杜義賢博士表示,在智能倉儲環節,利元亨提出了線庫一體的方案,具備合理的空間規劃、產能精確保證、整線穩定性高、完備的異常處理機制、安全可靠性高、WCS & WMS系統等優勢。
在數字化場景落地方面,利元亨打造了智能工廠物流仿真系統。通過工廠物流2D仿真、3D仿真,物流堵料問題發生率0%,工廠布局規劃合理,物流運行流暢,無異常。同時,還可通過園區數字孿生系統,實現工廠運營仿真,做到園區可視化、車間數字化管理、設備實時同步。
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