動力電池成本的下降不外乎兩條路徑:一是采用新的材料體系提高能量密度;二是通過設備自動化水平,提高生產(chǎn)效率和電池一致性,短期內(nèi)更有可能通過設備自動化來實現(xiàn)。
2017年,中國電動汽車百人會公布我國車用鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的突出問題,其中電池單體性能不差但成組技術差距明顯,動力電池自動化裝備水平低,這兩個問題都與鋰電設備的自動化發(fā)展有關。
國內(nèi)鋰電設備制造業(yè)經(jīng)過20多年的發(fā)展,雖然在功能和精度上有了長足的進步,但自動化程度仍較低,相比日韓等發(fā)達國家仍存在一定的差距,部分大型電池廠商要滿足生產(chǎn)條件,仍需進口國外設備。在新能源汽車大發(fā)展的背景下,必然伴隨著動力電池成本的不斷下降,畢竟只有降低成本才能促進消費,推動新能源汽車市場的新一輪爆發(fā)。
短期內(nèi)降成本智能通過設備自動化實現(xiàn)
動力電池成本的下降不外乎兩條路徑:一是采用新的材料體系,提高能量密度;二是通過設備自動化水平,提高生產(chǎn)效率和電池一致性,降低成本。顯然,從難易程度上來看,要降低電池成本,短期內(nèi)更有可能通過設備自動化來實現(xiàn)。
鋰電設備工藝水平直接決定動力電池的成本和性能。隨著新能源產(chǎn)業(yè)市場化轉(zhuǎn)型的不斷深化,一方面是整個市場的巨大需求帶來的行業(yè)發(fā)展?jié)摿?;另一方面是政策和消費者對新能源產(chǎn)品的成本和性能要求不斷提升。對于鋰電設備企業(yè)的來說,未來的發(fā)展既充滿機遇,也充滿挑戰(zhàn),而企業(yè)打造自動化、智能化設備工藝的程度,將直接決定企業(yè)在未來的競爭力。
智能制造限制重重
森弘電氣總經(jīng)理楊長安指出,經(jīng)歷了前期的仿制探索階段和消化吸收階段后,中國鋰電設備在近兩年全面進入自主創(chuàng)新的新階段。在動力電池產(chǎn)品性能及生產(chǎn)效率提升需求的倒逼下,實現(xiàn)智能制造成為了動力電池企業(yè)提升企業(yè)競爭力的必經(jīng)之路。雖然國產(chǎn)自動化產(chǎn)線水平差強人意,但是鋰電池智能制造升級已經(jīng)初見成效。
顯然,鋰電設備行業(yè)的智能制造之路才剛剛起步,目前來看仍面臨著工藝、行業(yè)、人才、標準等一系列限制因素。集中體現(xiàn)在:
標準不定阻礙著設備行業(yè)的發(fā)展
第一行業(yè)標準制定滯后。一方面鋰電設備制造屬于非標準化專用設備制造,目前國內(nèi)還未形成統(tǒng)一的行業(yè)標準,在產(chǎn)品的內(nèi)外觀設計、性能上存在諸多差異;另一方面,服務商的動力電池產(chǎn)業(yè),其外觀和產(chǎn)品性能同樣缺乏行業(yè)統(tǒng)一標準,尤其是方形電池和軟包電池,更是百花齊放。
國內(nèi)鋰電設備行業(yè)和動力電池行業(yè)的產(chǎn)品標準,都亟需制定統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范。目前業(yè)內(nèi)各大領先企業(yè)已經(jīng)開始牽頭起草和制定行業(yè)標準的制定。
第二市場集中度不高。據(jù)統(tǒng)計,國內(nèi)涉及鋰電設備領域的企業(yè)約有300家,但是具有核心技術、規(guī)模較大的企業(yè)數(shù)量很少,年產(chǎn)值超過1億元的企業(yè)只有10余家。顯然,整個鋰電設備行業(yè)還沒有出現(xiàn)技術優(yōu)勢明顯、規(guī)模較大、在行業(yè)內(nèi)起主導作用的超級企業(yè)。而大多數(shù)企業(yè)規(guī)模較小,無力負擔高額的研發(fā)費用,制約著整個行業(yè)發(fā)展進度。
第三智能制造系統(tǒng)軟件滯后。寧波拜特總經(jīng)理熊宗寶指出,目前電池設備自動化仍處于初級階段,設備企業(yè)雖然在硬件上基本實現(xiàn)了機器生產(chǎn),但是在軟件上的認識度仍然不夠。設備廠家與電池企業(yè)在設計上缺乏深度溝通,導致各個環(huán)節(jié)的檢測和數(shù)據(jù)無法整合進軟件調(diào)度中,導致單機設備與產(chǎn)線無法聯(lián)動、在線監(jiān)測失效等諸多問題。
在生產(chǎn)效率上,與設備最初的設計產(chǎn)能相去甚遠。東莞市科銳機電設備有限公司總經(jīng)理許剛認為,國內(nèi)電池的種類較多,產(chǎn)線的差異較大,如果做整線的自動化,目前還存在較大的風險。
國內(nèi)鋰電設備市場潛力巨大
按照《中國制造2025》規(guī)劃到2020年我國新能源汽車產(chǎn)量將超過100萬輛,由此帶來對動力電池需求猛增,預計未來三年國內(nèi)動力電池需求復合增速達到73%,成為鋰電池行業(yè)首要驅(qū)動力。
動力電池的快速發(fā)展對鋰電設備行業(yè)拉動作用明顯,行業(yè)規(guī)模迅速擴大,龍頭公司產(chǎn)值大增。2014年新嘉拓銷售額達到3.6億,成為行業(yè)內(nèi)首家鋰電設備銷售過3億的公司。2016年A股和新三板鋰電設備企業(yè)收入增長110.2%,預計2018年中國動力電池設備需求規(guī)模將達到300億元。
鋰電設備市場的快速發(fā)展的背后,凸顯了國內(nèi)鋰電設備企業(yè)不斷深化的市場優(yōu)勢。首先動力電池企業(yè)新能產(chǎn)能集中爆發(fā),鋰電設備需求激增。目前,主流動力電池企業(yè)均在加速產(chǎn)能擴張。根據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2016年以來,包括LGC、SDI、比亞迪、寧德時代、國軒高科、沃特瑪、力神、萬向、比克等主要動力電池廠商紛紛發(fā)布了擴產(chǎn)計劃。
動力鋰電池自動化產(chǎn)線
例如:CATL計劃在未來四年內(nèi)擴產(chǎn)至50Gwh,設備需求超160億元,寧德時代總裁黃世霖曾表示,去年7月公司鋰離子電池產(chǎn)能已達到7.5GWh,接下來每年產(chǎn)能翻番,到2020年底,希望總產(chǎn)能達到50GWh。預計未來幾年,新能源產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)保持高速發(fā)展的態(tài)勢,而鋰電設備需求面臨新一輪增長。
其次進口可替代空間大。鋰電設備國產(chǎn)化率有望持續(xù)提升,特別是前端設備和中端設備,國產(chǎn)率占比25%,進口設備占比75%。熊宗寶指出,在前端設備領域,國內(nèi)電池廠商已經(jīng)開始了梯次推進國產(chǎn)化進程,采用設備由整段進口,往只進口少數(shù)關鍵設備的方向轉(zhuǎn)變。
例如CATL便致力于用國產(chǎn)設備做世界一流電池產(chǎn)品,從核心供應鏈來看,CATL并沒有盲目進口國外,但是卻已經(jīng)形成了包括設備、材料等在內(nèi)的完善的國產(chǎn)供應鏈體系,目前CATL設備的國產(chǎn)化率是86%。同時,相比于日韓等進口設備,國產(chǎn)設備的價格要便宜2~10倍,而在產(chǎn)品適用性、產(chǎn)品定制化和后期維護更新等市場服務方面,國產(chǎn)設備也更具優(yōu)勢。
最后國家政策扶持力度大。今年4月,工信部發(fā)布《智能制造試點示范2016專項行動實施方案》(下稱“方案”)明確提出,2016年要重點遴選60個以上的智能制造試點示范項目,形成關鍵領域一批智能制造標準,不斷形成并推廣智能制造新模式。
方案指出,智能車間/工廠試點示范項目通過2-3年持續(xù)提升,實現(xiàn)運營成本降低20%,產(chǎn)品研制周期縮短20%,生產(chǎn)效率提高20%,產(chǎn)品不良品率降低10%,能源利用率提高10%。鋰電設備企業(yè)可以依托政策扶持,積極響應國家相關示范項目建設,參與行業(yè)相關技術標準規(guī)范的制定,推動企業(yè)進行前瞻性的技術布局。
未來方向無人化生產(chǎn)
新能源行業(yè)標準都未確定的情況下,每個公司都有不同的發(fā)展方案,但是智能化、大數(shù)據(jù)化、自動化是鋰電設備領域已經(jīng)確認的發(fā)展方向。熊宗寶說道,智能制造的實質(zhì)就是幫制造企業(yè)構建一個智能制造的系統(tǒng),構建一個制造的大腦。
全自動激光焊接設備
但是僅有一個大腦還不夠,想要全面實現(xiàn)無人化工廠的生產(chǎn),還需要增加一些數(shù)據(jù)特別是用戶數(shù)據(jù)和需求數(shù)據(jù),把數(shù)據(jù)變?yōu)槟芰?,維持它系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。而互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在大數(shù)據(jù)的掌握上獨具優(yōu)勢,互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的嵌入也是新能源行業(yè)發(fā)展的一大方向。
例如蔚來汽車,已經(jīng)開始在構筑整個產(chǎn)業(yè)的生態(tài)圈的布局,相信未來互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與鋰電設備行業(yè)進行合作整合的情況會越來越多。
業(yè)內(nèi)人士指出,當前鋰電設備在效率和精度上仍然存在重重困境,目前鋰電行業(yè)大的數(shù)據(jù)儲量還不足以支撐設備實現(xiàn)全面無人化。
但是我們也可以看看在其他領域中,這個環(huán)節(jié)他們是怎么應用的,例如醫(yī)療行業(yè),目前已經(jīng)有機器人可以進行神經(jīng)方面的手術,兩分鐘可以完成手術,而人類醫(yī)生則需要兩個半小時,當然不同行業(yè)的簡單對比都是粗暴和不可取的。但是至少帶給我們的啟示是,這些技術壁壘是可以通過技術手段實現(xiàn)的。
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