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(jù)騰訊營銷預(yù)測,未來5年將保持40%的復(fù)合增長率,到2022年年銷量約300萬臺。增長原因是政策目標(biāo)支持,車輛電池品質(zhì)提升,消費(fèi)者接受程度增強(qiáng),由此可推導(dǎo)出企業(yè)發(fā)展將由政策導(dǎo)向轉(zhuǎn)為市場產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)。
市場產(chǎn)品驅(qū)動(dòng),意味著消費(fèi)者能真正作為顧客,用性價(jià)比的眼光,來衡量新能源汽車值不值得買。經(jīng)實(shí)地調(diào)研,客戶選購新能源汽車主要顧慮是電池的續(xù)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(shí)長、二手轉(zhuǎn)賣保值率、流通渠道、售后服務(wù)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(yīng)用最廣泛的鋰離子動(dòng)力電池,其性能與工藝、制造設(shè)備密切相關(guān)。尤其是核心工序卷繞與疊片涉及到的,對量產(chǎn)成本有剛性約束。
本文將從卷繞和疊片兩種工藝的工藝、設(shè)備特點(diǎn)、整車開發(fā)平臺進(jìn)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(cè)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(dǎo)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(cè)電流分布不均,電壓極化較大,放電電壓不穩(wěn)。
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(zhì)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(zhì)不如疊片。雖然疊片機(jī)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(shè)備
卷繞設(shè)備包括正負(fù)極片、隔膜自動(dòng)放卷,自動(dòng)除粉塵,正負(fù)極片自動(dòng)卷繞,粘貼終止膠帶,成品自動(dòng)下料,預(yù)壓稱重,貼二維碼等模塊。
對電池廠而言,采購設(shè)備最重要的性能指標(biāo)是卷繞線速度、張力波動(dòng)控制、對齊精度、整機(jī)合格率、時(shí)間稼動(dòng)率、故障率等。
就當(dāng)下卷繞機(jī)的水平,可實(shí)現(xiàn)線速度3m/s,張力波動(dòng)控制±5%,對齊精度為±2mm,整機(jī)合格率≥99%,時(shí)間稼動(dòng)率≥98%,故障率≤1%。
03疊片設(shè)備
以熱復(fù)合式疊片機(jī)為例,其來料為已切割極耳的卷料。工序是正負(fù)極裁切、熱復(fù)合、疊片、熱壓與四周包膠。
功能是極片隔膜自動(dòng)放卷、自動(dòng)糾偏、張力控制、極耳撫平和導(dǎo)向,除塵,極片裁斷和送料、熱復(fù)合、CCD定位和疊片,包膠,稱重貼碼等。
具體流程是正負(fù)極和隔膜卷先由伺服電機(jī)自動(dòng)放卷,然后經(jīng)張力控制和糾偏,被極片裁切裝置裁切為定長的單片。熱復(fù)合機(jī)構(gòu)將裁切好的正負(fù)單片與雙層隔膜送進(jìn)烘箱內(nèi)預(yù)熱,再用麥拉膜保護(hù)極片和隔膜輸送。結(jié)束后,直接冷壓、裁斷成獨(dú)立疊片單元。
獨(dú)立疊片單元被運(yùn)送至CCD拍照位置,經(jīng)拍照定位后,位置信息會傳送至搬送機(jī)械手。搬送機(jī)械手接收指令,機(jī)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(shù)后,直接輸送至熱壓平臺,完成熱壓。
熱壓后電芯進(jìn)入包膠工位進(jìn)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(dòng)剔除,合格品則保留。
疊片機(jī)水平目前是電芯整體對齊精度±0.5mm,產(chǎn)品合格率≥99.5%,時(shí)間稼動(dòng)率≥98%,故障率≤1%,疊片效率(五工位)在4片/s。
04總結(jié)
疊片機(jī)和卷繞機(jī)都能制備大容量方形電池。從整車開發(fā)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(yè)內(nèi)關(guān)注的電動(dòng)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(fā)布的VDA尺寸電芯已到達(dá)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(xù)航里程看,大模組、大電芯的確是趨勢,疊片比卷繞更占優(yōu)勢??墒袌霰绕吹谋举|(zhì)是價(jià)格,如果疊片設(shè)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(guān)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(lì),遲早也會被消費(fèi)者拋棄。
請不要抱怨市場無情,只講利益,因?yàn)槠髽I(yè)發(fā)展,最根本的還要靠盈利。