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電池電芯選卷繞還是疊片?市場說了算

卷繞和疊片,如孿生兄弟爭斗,市場決定生死。

中國新能源汽車市場,據騰訊營銷預測,未來5年將保持40%的復合增長率,到2022年年銷量約300萬臺。增長原因是政策目標支持,車輛電池品質提升,消費者接受程度增強,由此可推導出企業發展將由政策導向轉為市場產品驅動。

市場產品驅動,意味著消費者能真正作為顧客,用性價比的眼光,來衡量新能源汽車值不值得買。經實地調研,客戶選購新能源汽車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、充電時長、二手轉賣保值率、流通渠道、售后服務等。

直白說,電池對新能源汽車而言,如同心臟,其性能與成本直接決定銷量。

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

本文將從卷繞和疊片兩種工藝的工藝、設備特點、整車開發平臺進行分析,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,在充放電的過程中,易變形和扭曲,會導致電池性能下降,甚至有安全隱患。此外電芯放電過程中,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。

總的來說,卷繞效率高,工藝簡單,但電芯品質不如疊片。雖然疊片機可通過多工位提升效率,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、隔膜自動放卷,自動除粉塵,正負極片自動卷繞,粘貼終止膠帶,成品自動下料,預壓稱重,貼二維碼等模塊。

對電池廠而言,采購設備最重要的性能指標是卷繞線速度、張力波動控制、對齊精度、整機合格率、時間稼動率、故障率等。

就當下卷繞機的水平,可實現線速度3m/s,張力波動控制±5%,對齊精度為±2mm,整機合格率≥99%,時間稼動率≥98%,故障率≤1%。

03 疊片設備

以熱復合式疊片機為例,其來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放卷、自動糾偏、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,稱重貼碼等。

具體流程是正負極和隔膜卷先由伺服電機自動放卷,然后經張力控制和糾偏,被極片裁切裝置裁切為定長的單片。熱復合機構將裁切好的正負單片與雙層隔膜送進烘箱內預熱,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,經拍照定位后,位置信息會傳送至搬送機械手。搬送機械手接收指令,機械手上的吸盤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。

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

疊片機水平目前是電芯整體對齊精度±0.5mm,產品合格率≥99.5%,時間稼動率≥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。從整車開發平臺而言,未來方形電池的制造,會與車型底盤相匹配。

眼下最受業內關注的電動車平臺就是大眾MEB平臺,從這一趨勢來看,電池的模組和電芯尺寸都在變大。另外大眾發布的VDA尺寸電芯已到達卷針周長的極限,按MEB平臺的電芯尺寸,將來電芯長度還會增加。

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,疊片比卷繞更占優勢??墒袌霰绕吹谋举|是價格,如果疊片設備能大幅降成本,利潤高過卷繞,取代也許就近在咫尺。

說一千,道一萬,關鍵問題還是錢。自古巧婦難為無米之炊,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,遲早也會被消費者拋棄。

請不要抱怨市場無情,只講利益,因為企業發展,最根本的還要靠盈利。


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