中國鋰電池行業(yè)機(jī)器人市場分析報(bào)告

文:睿工業(yè)2019年第三期

A.鋰電池分類

鋰電池是一類依靠鋰離子在正極與負(fù)極之間移動來達(dá)到充放電目的地一種可充電電池,具有高能量密度、高電壓、壽命長、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。

鋰電池按正極材料分可分為錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池和三元材料電池;鋰電池按形狀可分為圓柱電池和方形電池;按外殼可分為鋼殼、鋁殼和鋁塑膜(軟包)三種;按工藝可分為圓柱卷繞、方形卷繞和方形疊片三種。

鋰電池主要有三大類行業(yè)應(yīng)用:消費(fèi)類電子(手機(jī)、筆記本電腦和平板電腦等)、電動交通工具(電動自行車和電動汽車等)、工業(yè)儲能設(shè)備及其他(通信用UPS和新能源用的儲能電源等),其中應(yīng)用于電動交通工具行業(yè)的鋰電池叫做動力電池。

圖:鋰電池分類

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B.鋰電池市場概況

鋰電池近年復(fù)合增長率在30-50%,屬于國家政策扶持的高速發(fā)展行業(yè)。

2014年之前主要是消費(fèi)類電子的增長帶動鋰電池的發(fā)展,手機(jī)、筆記本電腦和平板電腦等每年保持8%左右的增長率,其中平板電腦和超級本增速更高。但近年來移動終端設(shè)備市場發(fā)展迅猛,產(chǎn)品更新加快,筆記本電腦、手機(jī)以及平板電腦三大電子產(chǎn)品的市場達(dá)到一定滲透率后逐漸趨于飽和,增長動力不足。與之相對應(yīng)的是可穿戴設(shè)備、電子煙、無線藍(lán)牙音箱及無人機(jī)等新興電子產(chǎn)品市場前景可觀。隨著智能化進(jìn)程,預(yù)計(jì)2018年3C鋰電池市場需求將會持續(xù)增長。對于鋰電池企業(yè)來說,應(yīng)把握市場發(fā)展趨勢,充分挖掘新興電子產(chǎn)品市場需求,研發(fā)出高安全、高倍率的3C鋰離子電池。

由于國家能源和環(huán)保的戰(zhàn)略規(guī)劃,電動汽車在2014年之后開始高速發(fā)展,2015年電動汽車中國銷售33萬輛,同比增長約3.5倍,預(yù)計(jì)未來將保持在100%左右的增長。電動汽車也是未來鋰電池最主要的一個高速增長點(diǎn)。當(dāng)前,中國動力電池已形成了以比亞迪、CATL、沃特瑪、國軒和力神等五家企業(yè)組成的第一梯隊(duì),其產(chǎn)能均在位于第二梯隊(duì)電池企業(yè)一倍以上,2016年這五家動力電池企業(yè)出貨量合計(jì)超過20GWH,占據(jù)中國動力鋰電池市場的75%以上。當(dāng)然第二梯隊(duì)也不乏在價格、技術(shù)、安全等方面形成綜合競爭優(yōu)勢的企業(yè),這些企業(yè)有望通過各種方式引入資金來擴(kuò)充自身實(shí)力,縮小與第一梯隊(duì)的差距。從2017年開始,動力電池企業(yè)將會有大范圍的行業(yè)洗牌,部分動力電池企業(yè)相繼倒閉的情況將開始出現(xiàn)。整體而言,行業(yè)強(qiáng)者恒強(qiáng)局面將進(jìn)一步加劇。

消費(fèi)類鋰電池工藝及機(jī)器人使用機(jī)會分析

A.消費(fèi)類鋰電池制造流程及其設(shè)備

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B.極片制造工藝及機(jī)器人使用機(jī)會

極片制造分為以下幾個工序:攪拌、涂布、輥壓、分條、制片,目前這些工序都由專機(jī)完成,在這幾個工序里使用機(jī)器人的機(jī)會較小。

攪拌:攪拌工序是極片制作的關(guān)鍵核心環(huán)節(jié),攪拌的質(zhì)量直接影響電池的一致性。正負(fù)極攪拌在不同的攪拌機(jī)中進(jìn)行,各自的配料也不相同;來料按比例放入不同的料盒,由人工配合小車上料;攪拌均勻的材料由人工配合小車搬運(yùn)。攪拌機(jī)工作原理:分散盤攪拌槳實(shí)現(xiàn)既公轉(zhuǎn),又自轉(zhuǎn)的行星運(yùn)動,其速度通過變頻器進(jìn)行調(diào)整,使物料做復(fù)雜運(yùn)動,受到強(qiáng)烈的分散和擠壓,保證物料的充分分散和混合,并通過抽真空的方式去除漿內(nèi)的汽泡和灰包

涂布:涂布機(jī)分為擠壓式和轉(zhuǎn)移式兩種,擠壓式涂布機(jī)一般用在動力電池生產(chǎn)線上,轉(zhuǎn)移式涂布機(jī)一般用在消費(fèi)類電子電池生產(chǎn)線上。對于消費(fèi)類鋰電池的極片制作而言,正負(fù)極在兩臺轉(zhuǎn)移式涂布機(jī)分別進(jìn)行涂布,正極是鋁箔,負(fù)極是銅箔;轉(zhuǎn)移式涂布機(jī)工作原理:涂布輥傳動帶動漿料,調(diào)整刮刀間隙來調(diào)節(jié)漿料轉(zhuǎn)移,并利用背輥的轉(zhuǎn)動將漿料轉(zhuǎn)移到基材上實(shí)現(xiàn),可完成雙面涂布,間隙連續(xù)涂布。

輥壓:正負(fù)極在不同的輥壓機(jī)分別進(jìn)行輥壓,正極是鋁箔,負(fù)極是銅箔,人工配合小車將一卷銅箔或者鋁箔(100kg以上)上下料。輥壓機(jī)工作原理:輥壓機(jī)主要是由兩個相向同步轉(zhuǎn)動的高硬度壓輥組成,一個為固定輥,一個為活動輥。通過伺服電機(jī)帶動固定運(yùn)轉(zhuǎn),從而活動輥跟隨固定輥相向同步運(yùn)轉(zhuǎn),在兩輥調(diào)試好的間隙及壓力的作用下,極片受到高壓作用后,由原先篷松狀態(tài)變成密實(shí)狀態(tài)的極片,質(zhì)密度得到明顯的提高,達(dá)到工藝所需要求。

分條:分條機(jī)對應(yīng)卷繞工序中的卷繞機(jī),主要是把大的極片分切成相應(yīng)電池尺寸大小的條形極片再進(jìn)行卷繞。正負(fù)極在不同的分條機(jī)分別進(jìn)行分切,正極是鋁箔,負(fù)極是銅箔,人工配合小車將一卷銅箔或者鋁箔(100kg以上)上料,并且將分切好的小卷配合小車下料

模切:模切對應(yīng)疊片工藝的疊片機(jī),主要是通過模具對極片沖壓,形成相應(yīng)電池規(guī)格大小的極片進(jìn)行疊片。人工上下料。

制片:制片機(jī)的核心環(huán)節(jié)是焊接極耳,焊接電池兩級的鎳帶和鋁帶到極片上作為極耳。人工上下料。

C.電芯合成

C1.卷繞工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

卷繞工藝使用到的機(jī)器為卷繞焊接一體機(jī)。

正負(fù)極各一卷加兩卷隔膜,四卷材料同時卷成一個電芯,上料由人工配合小車將分切后的銅箔或者鋁箔放入卷繞焊接一體機(jī)。卷繞、焊接好的電芯會放入托盤,再放到流水線上。在此環(huán)節(jié)將焊接好的電芯下料到流水線上有可能用到機(jī)器人。

C2.包裝工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

包裝是在卷繞好一個電芯后需要包裝起來,以此保護(hù)電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu),包裝工序可以由SCARA和六軸完成上下料、涂膠、機(jī)器內(nèi)部轉(zhuǎn)運(yùn)等功能,再搭配專用設(shè)備完成。因此在包裝工序中有大量應(yīng)用機(jī)器人的機(jī)會,該工序要求的機(jī)器人CT時間為2s,對搬運(yùn)過程中的穩(wěn)定性要求較高

C3.在線檢測工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

在線檢測是在一個電芯包裝好后需要對其性能進(jìn)行檢測,在線檢測可以由SCARA負(fù)責(zé)傳送帶拾取,再搭配專用設(shè)備完成檢測,因此在給在線檢測機(jī)上下料的時候有使用機(jī)器人的機(jī)會,該工序要求的機(jī)器人CT時間為2s。

C4.入殼工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

電芯入殼是將電芯放入外殼中,入殼可以由SCARA負(fù)責(zé)上下料再搭配專用設(shè)備完成。即在入殼工藝段內(nèi)有使用機(jī)器人的機(jī)會,該工序要求的機(jī)器人CT時間為2s,且該工序?qū)Π徇\(yùn)的平穩(wěn)性要求較高。

C5.注液工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

注液是將電芯和外殼之間的空隙用電解液填滿這樣就形成一個可充放電的電芯,注液可以由SCARA負(fù)責(zé)傳送帶拾取,再搭配專用設(shè)備完成。因此在注液工序有使用機(jī)器人的可能,該工序要求的機(jī)器人CT時間為2s。

D.化成分容

D1.化成工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

化成就是激活電芯充放電,化成可以由SCARA負(fù)責(zé)上下料和內(nèi)部工位轉(zhuǎn)運(yùn),再搭配專用設(shè)備完成激活電池充放電工序。因此化成工序有使用機(jī)器人的機(jī)會。

D2.抽氣工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

抽氣是在化成之后需要抽去多余電解液和氣體(在軟包電池的工藝中專有),抽氣可以由SCARA負(fù)責(zé)上下料和內(nèi)部工位轉(zhuǎn)運(yùn),再搭配專用設(shè)備完成抽去多余電解液和氣體。因此在抽氣工序中有使用機(jī)器人的機(jī)會,該工序要求的機(jī)器人CT時間為2s,且對搬運(yùn)的穩(wěn)定性有較高要求。

D3.切邊工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

切邊是在抽氣完成后需要對電芯的外形進(jìn)行規(guī)范,把多余的部分切除(在軟包電池的工藝中專有),切邊可以由SCARA負(fù)責(zé)傳送帶拾取,再搭配專用設(shè)備完成切邊工序。因此在切邊工序中有使用機(jī)器人的機(jī)會,該工序要求的機(jī)器人CT時間為2s。

D4.電壓檢測工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

電壓檢測是在對電芯完成整形之后需要檢測電壓是否符合要求;電壓檢測可以由SCARA負(fù)責(zé)傳送帶拾取,再搭配專用設(shè)備完成電壓檢測工序,該工序要求的機(jī)器人CT時間為2s。

D5.收料工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

收料是最后完成電壓檢測后需要將合格的電芯收集起來;收料可以由SCARA搭配專用收料機(jī)完成收料工序,該工序要求的機(jī)器人CT時間為2s,且對搬運(yùn)的平穩(wěn)性要求較高。

現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)方式在電芯較大時由于各吸盤受力不均,而搬運(yùn)速度又較快,達(dá)到UPH1800,此時無法保證其搬運(yùn)的穩(wěn)定性,因此需要一種高速搬運(yùn)過程中能抑制抖動的機(jī)器人,也即需要高速平穩(wěn)搬運(yùn)解決方案。

E.單體處理

E1.移印工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

移印是將電池的生產(chǎn)日期、電量等所有電池都一樣的信息印在電池上;移印目前是人工將電芯放入料盤,料盤進(jìn)入傳送帶流水線之后,可以由機(jī)器人給移印機(jī)上下料。因此在移印工序里有機(jī)會使用機(jī)器人。該工序要求的機(jī)器人CT時間為2s,且對搬運(yùn)的平穩(wěn)性要求較高。

E2.清洗工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

清洗是為烘烤做準(zhǔn)備,以防有塵埃導(dǎo)致烘烤時出現(xiàn)安全意外;清洗是通過傳送帶將工件傳送至清洗工位,因此清洗工藝沒有使用機(jī)器人的機(jī)會。

E3.烘烤工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

烘烤即將洗凈的電芯放入烤箱內(nèi)烘干;烘烤是直接用傳送帶通過一個烘烤機(jī)來完成的,因此在烘烤這個工藝流程中沒有使用機(jī)器人的機(jī)會。

E4.噴碼工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

噴碼是在電芯上噴上條形碼;噴碼可以用機(jī)器人給噴碼機(jī)上下料,因此噴碼工序有使用機(jī)器人的機(jī)會。該工序要求的機(jī)器人CT時間為2s,且對搬運(yùn)的平穩(wěn)性要求較高。

F.電池模組

F1.裁切整形工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

裁切整形是將電芯的形狀裁切為統(tǒng)一的形狀;裁切整形可以用機(jī)器人給裁切機(jī)上下料,因此在此工序中有使用機(jī)器人的機(jī)會。

F2.裝PCM工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

裝PCM是將電芯裝到電芯保護(hù)板(PCM)上,使電池具有過充保護(hù)、過放保護(hù)和過流保護(hù)等保護(hù)功能;裝PCM可以通過CCD配合機(jī)器人完成裝電芯保護(hù)板的安裝,因此在該工藝段中有使用機(jī)器人的機(jī)會,該工序的UPH為800,定位精度為0.1mm-0.2mm

F3.貼膠工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

在裝完P(guān)CM后貼膠是為了防止短路,保護(hù)電路。一般貼1-2層膠,但有時需要貼3-4層膠;貼膠也可以通過CCD配合機(jī)器人完成貼膠的動作,因此在貼膠工藝段也有使用機(jī)器人的機(jī)會,該工序的UPH為800,定位精度為0.1mm-0.2mm。

F4.外觀檢查工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

外觀檢測是檢測電池的長度、寬度及厚度是否符合要求以及看看電池表面有無凹陷和劃痕;外觀檢測可以通過機(jī)器人上下料將電池拿到專用檢測設(shè)備上進(jìn)行檢測再配合人復(fù)檢來完成,因此在該工藝段有使用機(jī)器人的機(jī)會,該工序的UPH為800。

F5.性能檢測工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

性能檢測是檢測電池的電量、電阻等性能指標(biāo);性能檢測可以通過機(jī)器人給檢測機(jī)上下料,下料后由人工收集做好的電池,該工序的UPH為800。

F6.包裝工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

包裝是最后在出廠之前將做好的電池多個一包包裝起來;目前還較難用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)包裝工序,只能由人工來完成,因此在包裝工序中暫時沒有使用機(jī)器人的機(jī)會。

動力電池工藝及機(jī)器人使用機(jī)會分析

A.動力電池制造流程及其設(shè)備

動力電池制造分動力電池電芯生產(chǎn)和pack生產(chǎn)兩大步驟,電芯生產(chǎn)分為極片制作、電芯合成、化成分容,這幾個步驟和消費(fèi)類電池的相應(yīng)步驟大同小異,尤其是極片制作環(huán)節(jié),和消費(fèi)類電池的極片制作環(huán)節(jié)基本一樣;pack生產(chǎn)主要分為單體處理、模組組裝、pack組裝這幾步。具體的流程及設(shè)備詳見下文。

B.極片制造工藝及機(jī)器人使用機(jī)會

極片制造分為以下幾個工序:攪拌、涂布、輥壓、分條、制片,目前這些工序都由專機(jī)完成,在這幾個工序里使用機(jī)器人的機(jī)會較小。

攪拌:攪拌工序是極片制作的關(guān)鍵核心環(huán)節(jié),攪拌的質(zhì)量直接影響電池的一致性。正負(fù)極攪拌在不同的攪拌機(jī)中進(jìn)行,各自的配料也不相同;來料按比例放入不同的料盒,由人工配合小車上料;攪拌均勻的材料由人工配合小車搬運(yùn)。攪拌機(jī)工作原理:分散盤攪拌槳實(shí)現(xiàn)既公轉(zhuǎn),又自轉(zhuǎn)的行星運(yùn)動,其速度通過變頻器進(jìn)行調(diào)整,使物料做復(fù)雜運(yùn)動,受到強(qiáng)烈的分散和擠壓,保證物料的充分分散和混合,并通過抽真空的方式去除漿內(nèi)的汽泡和灰包

涂布:涂布機(jī)分為擠壓式和轉(zhuǎn)移式兩種,擠壓式涂布機(jī)一般用在動力電池生產(chǎn)線上,轉(zhuǎn)移式涂布機(jī)一般用在消費(fèi)類電子電池生產(chǎn)線上。對于消費(fèi)類鋰電池的極片制作而言,正負(fù)極在兩臺轉(zhuǎn)移式涂布機(jī)分別進(jìn)行涂布,正極是鋁箔,負(fù)極是銅箔;人工配合小車將一卷銅箔或者鋁箔(100kg以上)上下料。轉(zhuǎn)移式涂布機(jī)工作原理:涂布輥傳動帶動漿料,調(diào)整刮刀間隙來調(diào)節(jié)漿料轉(zhuǎn)移,并利用背輥的轉(zhuǎn)動將漿料轉(zhuǎn)移到基材上實(shí)現(xiàn),可完成雙面涂布,間隙連續(xù)涂布。

輥壓:正負(fù)極在不同的輥壓機(jī)分別進(jìn)行輥壓,正極是鋁箔,負(fù)極是銅箔,人工配合小車將一卷銅箔或者鋁箔(100kg以上)上下料。輥壓機(jī)工作原理:輥壓機(jī)主要是由兩個相向同步轉(zhuǎn)動的高硬度壓輥組成,一個為固定輥,一個為活動輥。通過伺服電機(jī)帶動固定運(yùn)轉(zhuǎn),從而活動輥跟隨固定輥相向同步運(yùn)轉(zhuǎn),在兩輥調(diào)試好的間隙及壓力的作用下,極片受到高壓作用后,由原先篷松狀態(tài)變成密實(shí)狀態(tài)的極片,質(zhì)密度得到明顯的提高,達(dá)到工藝所需要求。

分條:分條機(jī)對應(yīng)卷繞工序中的卷繞機(jī),主要是把大的極片分切成相應(yīng)電池尺寸大小的條形極片再進(jìn)行卷繞。正負(fù)極在不同的分條機(jī)分別進(jìn)行分切,正極是鋁箔,負(fù)極是銅箔,人工配合小車將一卷銅箔或者鋁箔(100kg以上)上料,并且將分切好的小卷配合小車下料

模切:模切對應(yīng)疊片工藝的疊片機(jī),主要是通過模具對極片沖壓,形成相應(yīng)電池規(guī)格大小的極片進(jìn)行疊片。人工上下料。

制片:制片機(jī)的核心環(huán)節(jié)是焊接極耳,焊接電池兩級的鎳帶和鋁帶到極片上作為極耳。人工上下料。

C.電芯合成

從電芯合成到化成分容都在一個潔凈車間里

C1.卷繞工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

卷繞是正負(fù)極各一卷加兩卷隔膜,四卷材料同時卷成一個電芯,卷繞機(jī)目前由人工上下料,卷好后電芯開始流入傳送帶,由于極片制作與電芯合成不在一個車間,因此給卷繞機(jī)上下料時用機(jī)器人替代人較為困難,所以在該環(huán)節(jié)使用機(jī)器人的可能性較小。

C2.預(yù)熱工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

電芯卷好后需要放到一個機(jī)器里對電芯進(jìn)行預(yù)熱,為后續(xù)的熱壓做準(zhǔn)備,目前是由一臺2軸機(jī)械手給預(yù)熱機(jī)上下料,將來有用SCARA替代2軸機(jī)械手的趨勢?,F(xiàn)有設(shè)備CT時間為5s。

C3.熱壓工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

熱壓即把卷好的較為松散的電芯壓成致密的方形,目前是由一臺2軸機(jī)械手給熱壓機(jī)上下料,將來有用SCARA替代2軸機(jī)械手的趨勢?,F(xiàn)有設(shè)備CT時間為5s。

C4.配對工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

配對是把壓好后的A類電芯和B類電芯配對在一起,可以由一臺SCARA給配對機(jī)上下料?,F(xiàn)有設(shè)備CT時間為5s,且該工藝段對傳送帶拾取的定位精度要求較高,因此將來有用更高定位精度且CT時間更短的SCARA來完成該工序上下料的趨勢。

C5.超聲波焊接工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

將A類電芯和B類電芯配對好后需要將兩個電芯焊接在一起,目前是用2軸機(jī)械手給超聲波焊接機(jī)上料,再用SCARA給焊接機(jī)下料?,F(xiàn)有設(shè)備CT時間為5s,且該工藝段對傳送帶拾取的定位精度要求較高,因此將來有用更高定位精度且CT時間更短的SCARA來完成該工序上下料的趨勢。

C6.轉(zhuǎn)接線焊接工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

將配好對的電芯焊接在一起后還需要焊接轉(zhuǎn)接線,目前是用2軸機(jī)械手給轉(zhuǎn)接線焊接機(jī)上料,再用SCARA給焊接機(jī)下料?,F(xiàn)有設(shè)備CT時間為5s,且該工藝段對傳送帶拾取的定位精度要求較高,因此將來有用更高定位精度且CT時間更短的SCARA來完成該工序上下料的趨勢。

C7.包mylar工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

焊好轉(zhuǎn)接線后需要將電芯包在mylar紙里起到固定、保護(hù)作用,而且方便入殼,可以由1臺SCARA給包mylar機(jī)上下料?,F(xiàn)有設(shè)備CT時間為5s,且該工藝段對傳送帶拾取的定位精度要求較高,因此將來有用更高定位精度且CT時間更短的SCARA來完成該工序上下料的趨勢。

C8.入殼工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

在包好mylar紙后將電芯放入鋁殼里,目前用一臺2軸機(jī)械手完成入殼機(jī)上下料,并且在入殼機(jī)內(nèi)部用了兩臺SCARA完成內(nèi)部工位的轉(zhuǎn)換?,F(xiàn)有CT時間為5s,在入殼機(jī)內(nèi)部需要體積小、精度高且活動范圍大的機(jī)器人。

C9.激光焊接工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

激光焊接機(jī)是將頂蓋和鋁殼焊接在一起,可以用1臺SCARA給激光焊接機(jī)上下料,現(xiàn)有設(shè)備CT時間為5s,且該工藝段對傳送帶拾取的定位精度要求較高,因此將來有用更高定位精度且CT時間更短的SCARA來完成該工序上下料的趨勢。

C10.氣密性測試工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

氣密性測試是看前一步的焊接是否良好,氣密性測試用1臺2軸機(jī)械手上下料,現(xiàn)有設(shè)備CT時間為5s,將來有用SCARA替代2軸機(jī)械手的趨勢。

C11.baking工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

Baking是把之前做好的電芯烘干;現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)方式是先用一臺SCARA將流水線上裝有8顆電芯的小托盤里的電芯移載到可放72顆電芯的大托盤里,再由一臺大負(fù)載六軸機(jī)器人將裝滿72顆電芯的托盤放入烘烤房內(nèi);烘烤完之后由該六軸大負(fù)載機(jī)器人將裝有72顆電芯的托盤從烘烤房中拿出,再由原來的那個SCARA機(jī)器人將大托盤里的電芯放回裝8顆電芯的小托盤里?,F(xiàn)有設(shè)備的CT時間為5s,精度要求在1mm,也即該工藝段在小托盤和大托盤的移載過程中對傳送帶拾取的定位精度要求較高,而將大托盤送進(jìn)送出烘烤房是對搬運(yùn)滿載托盤的機(jī)器人要求負(fù)載大,且精度高。

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C12.一次注液工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

一次注液是把電芯和外殼之間的空隙用電解液填滿,使電芯浸潤到電解液里;一次注液是用1臺2軸機(jī)械手上下料?,F(xiàn)有設(shè)備的CT時間是5s,將來有用SCARA取代2軸機(jī)械手的趨勢。

C13.高溫靜置工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

高溫靜置是把注液后的電芯放到高溫環(huán)境下使電芯充分浸潤到電解液里;高溫靜置是直接通過傳送帶傳送至工位,因此在該工藝段使用機(jī)器人的機(jī)會較小。

C14.二次注液工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

二次注液與一次注液一樣,是把電芯和外殼之間的空隙用電解液填滿,使電芯浸潤到電解液里;二次注液是用2軸機(jī)械手給注液機(jī)上下料,現(xiàn)有設(shè)備的CT時間為5s,將來有用SCARA代替2軸機(jī)械手的趨勢。

C15.二次焊接工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

二次焊接是把注液孔用密封釘堵住,二次焊接是用2軸機(jī)械手給焊接機(jī)上下料;現(xiàn)有設(shè)備的CT時間為5s,且該工藝對定位精度要求較高,因此將來有用定位精度較高的SCARA代替2軸機(jī)械手的趨勢。

C16.常溫靜置工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

常溫靜置與高溫靜置的目的一樣,是把二次注液后的電芯放到常溫環(huán)境下使電芯充分浸潤到電解液里,常溫靜置是直接通過傳送帶傳送至工位,因此該工序段使用機(jī)器人的可能性較小。

D.化成分容

從電芯合成到化成分容都在一個潔凈車間里

D1.化成分容工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

化成是激活電池充放電、分容是將不同容量的電芯分開,化成分容是通過RGV小車上下料;由于化成柜與分容柜距離流水線較遠(yuǎn),因此無法使用機(jī)器人直接給化成柜和分容柜上下料,且該工序?qū)﹄娦径ㄎ痪纫蟛桓?,因此不會選擇在RGV小車上搭載更貴的機(jī)器人來替代現(xiàn)有的2軸模組。

D2.包裝工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

包裝是把做好的電芯用塑膠包起來,目前是用2軸機(jī)械手給包裝機(jī)上下料,現(xiàn)有設(shè)備CT時間為5s,將來有用SCARA代替2軸機(jī)械手的趨勢。

E.單體處理

E1.電芯檢測工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

電芯檢測是測電芯的開路電壓(OCV)和絕緣電阻(IR);將電芯車間來的整框電芯通過助力懸臂吊放到分檔線上,在分檔線上自動進(jìn)行電芯測試,因此在此工藝中使用機(jī)器人的可能性較小。

E2.自動測厚工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

自動測厚是通過機(jī)器自動測定電芯的厚度,NG品剔除;將電芯車間來的整框電芯通過助力懸臂吊放到分檔線上,在分檔線上自動進(jìn)行自動測厚,NG品剔除;因此在此工藝中使用機(jī)器人的可能性較小。

E3.電芯分檔工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

電芯分檔是整框電芯按照電壓、內(nèi)阻、壓降各分幾檔,將電芯車間來的整框電芯通過助力懸臂吊放到分檔線上,在分檔機(jī)內(nèi)進(jìn)行電芯分檔,分好檔的電芯通過六軸機(jī)器人將電芯存入立庫里。在該工藝段內(nèi)有使用六軸機(jī)器人的機(jī)會。

F.模組組裝

F1.側(cè)板上線工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

側(cè)板上線是AGV小車將端板運(yùn)送至流水線,六軸機(jī)器人進(jìn)行上料,將側(cè)板依次放在流水線上流至下個工位,因此在該工藝段有使用六軸機(jī)器人的機(jī)會?,F(xiàn)有設(shè)備效率為1440UPH,所需的機(jī)器人負(fù)載較小,小于20KG。

F2.電芯上線工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

電芯上線是AGV小車將電芯運(yùn)送至流水線,六軸機(jī)器人進(jìn)行上料,將電芯依次放在流水線上流至下個工位,因此在該工藝段有使用六軸機(jī)器人的機(jī)會?,F(xiàn)有設(shè)備效率為1440UPH,所需的機(jī)器人負(fù)載較小,小于20KG。

F3.等離子清洗工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

等離子清洗是將上料來的端板和電芯進(jìn)行等離子清洗,為后續(xù)工步做準(zhǔn)備,等離子清洗機(jī)是用坐標(biāo)機(jī)械手上下料,由于該工序?qū)﹄娦镜亩ㄎ痪炔桓撸圆粫酶F的機(jī)器人來代替現(xiàn)有的2軸機(jī)械手。因此該工序使用機(jī)器人的機(jī)會較小。

F4.點(diǎn)膠/貼膠工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

點(diǎn)膠/貼膠是將上步工位流下來的電芯、側(cè)板涂好膠;點(diǎn)膠/貼膠是用專用的點(diǎn)膠/貼膠系統(tǒng),即由機(jī)器人裝膠頭組成的點(diǎn)膠/貼膠系統(tǒng),因此該工藝有機(jī)會用到小型的六軸機(jī)器人?,F(xiàn)有設(shè)備效率為1440UPH,所需的機(jī)器人負(fù)載較小,小于20KG。

F5.模組疊裝工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

模組疊裝是將涂好膠的電芯,側(cè)板都粘在一起;模組疊裝機(jī)可以用六軸機(jī)器人進(jìn)行上下料,現(xiàn)有設(shè)備效率為1440UPH,所需的機(jī)器人負(fù)載較大,大于20KG。因此該工藝段有使用大負(fù)載的六軸機(jī)器人的機(jī)會。

F6.模組固化工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

模組固化是將粘好的電芯、側(cè)板放到恒溫房中固定;模組固化可以通過六軸機(jī)器人將疊裝好的模組放到恒溫房中讓膠水凝固,現(xiàn)有設(shè)備效率為1440UPH,所需的機(jī)器人負(fù)載較大,大于20KG。因此該工藝段有使用大負(fù)載的六軸機(jī)器人的機(jī)會。

F7.模組焊接線工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

模組焊接線是焊接輸送線,模組焊接線是直接用傳送帶將待焊模組送至焊接工位,因此在該工藝段使用機(jī)器人的可能性較小。

F8.打扎帶/貼標(biāo)工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

打扎帶是通過傳送帶傳送到打扎帶工位,通過自動打扎帶機(jī)打扎帶,貼標(biāo)也是通過傳送帶輸送到貼標(biāo)工位,通過專用貼標(biāo)機(jī)給模組貼標(biāo)。因此在該工藝段使用機(jī)器人的可能性較小。

F9.裝一體化鋁排/PCB板工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

裝一體化鋁排和PCB板是將電芯之間的串并聯(lián)通過鋁排和PCB板連接起來;裝一體化鋁排和PCB板是用AGV小車運(yùn)輸結(jié)合六軸機(jī)器人上下料?,F(xiàn)有設(shè)備效率為1440UPH,所需的機(jī)器人負(fù)載較小,小于20KG,且該工序?qū)︿X排和PCB板所放位置的定位精度較高,因此有使用定位精度較高的小負(fù)載六軸機(jī)器人的機(jī)會。

F10.激光焊接工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

激光焊接是將鋁排和PCB板焊到電芯上,激光焊接機(jī)可以用六軸機(jī)器人進(jìn)行上下料;現(xiàn)有設(shè)備效率為1440UPH,所需的機(jī)器人負(fù)載較大,大于20KG。因此該工藝段有使用大負(fù)載的六軸機(jī)器人的機(jī)會。

F11.蓋板組裝工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

蓋板組裝是將組裝好的模組蓋上蓋板,蓋板組裝是用AGV小車配合六軸機(jī)器人上下料。先由AGV小車將蓋板運(yùn)送到傳送帶附近,再由六軸機(jī)器人將蓋板從AGV小車上拿到傳送帶上并組裝?,F(xiàn)有設(shè)備效率為1440UPH,所需的機(jī)器人負(fù)載較小,小于20KG,且該工序?qū)ιw板放置位置的定位精度較高,因此有使用定位精度較高的小負(fù)載六軸機(jī)器人的機(jī)會。

G.Pack組裝

G1.Pack箱點(diǎn)膠工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

Pack箱點(diǎn)膠是在流水線上的pack箱內(nèi)部涂膠,人工配合小車將pack箱放到流水線上,再用自動涂膠設(shè)備給pack箱涂膠,將來有用六軸機(jī)器人代替人工上料的趨勢,現(xiàn)有設(shè)備效率為1440UPH,所需的機(jī)器人負(fù)載較小,小于20KG。

G2.模組入箱工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

模組入箱是將模組組裝得到的模組放入涂好膠的pack箱里,模組入箱可以通過六軸機(jī)器人抓取模組放入箱體?,F(xiàn)有設(shè)備效率為1440UPH,所需的六軸機(jī)器人負(fù)載較大,大于20KG。因此該工藝段有使用大負(fù)載的六軸機(jī)器人的機(jī)會。

G3.模組固定工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

將粘好的模組用固定架配合螺絲的方法把模組固定在pack箱里,模組固定架是通過AGV小車上料再通過專用設(shè)備將固定架用螺絲固定在箱體內(nèi)。該工藝段對來料位置的精度要求不高,所以未來不會用成本高的機(jī)器人換現(xiàn)有的RGV小車。因此該工藝段使用機(jī)器人的機(jī)會較小。

G4.裝高低壓線工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

裝高低壓線是將高壓線和低壓線用螺絲固定在電池包上;裝高低壓線是用六軸機(jī)器人把固定好的電池放到鎖螺絲工位,再由專門的鎖螺絲機(jī)器完成鎖螺絲工作?,F(xiàn)有設(shè)備效率為1440UPH,所需的六軸機(jī)器人負(fù)載較大,大于20KG。因此該工藝段有使用大負(fù)載的六軸機(jī)器人的機(jī)會。

G5.BMS/CAN連接工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

BMS/CAN連接是將BMS和CAN都連接到電池包上;BMS/CAN連接是通過人工將BMS和CAN連到電池包上。因?yàn)锽MS/CAN連接較為復(fù)雜,用機(jī)器人不好實(shí)現(xiàn),因此將來在該工序也沒有用機(jī)器人替代人的需求,即在該工序段使用機(jī)器人的機(jī)會較小。

G6.Pack-EOL/充放電測試工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

Pack-EOL/充放電測試工序是對組裝好的電池包進(jìn)行EOL及充放電測試,在EOL/充放電測試中是由人工將測試機(jī)上的插頭插入流水線上電池包的插座中,插好后由測試機(jī)自動進(jìn)行測試。

截圖20190708113255.png

BMS系統(tǒng)的接口針腳較細(xì),而在進(jìn)行EOL/充放電測試時需將插頭插入BMS上的插孔進(jìn)行測試

現(xiàn)在是通過人工將插頭插入插孔,痛點(diǎn)是需要人憑經(jīng)驗(yàn)去控制插插頭的力,因?yàn)榱Υ罅巳菀装巡孱^差壞,而力小了則插不緊,影響EOL/充放電測試結(jié)果,現(xiàn)在時常把插頭插壞

對機(jī)器人的精度和力控有較高的要求,現(xiàn)有設(shè)備效率為1440UPH,所需的六軸機(jī)器人負(fù)載較小,小于20KG。

G7.裝上蓋工藝流程介紹及其機(jī)器人使用機(jī)會

裝上蓋是將組裝好的電池包最后蓋好上蓋然后作為成品出廠。現(xiàn)在的裝上蓋工序是由人來完成的。由于裝上蓋這一動作簡單且具有很高的重復(fù)性,因此可以用機(jī)器人替代人來完成。

圖:蓋上蓋圖示

截圖20190708113308.png

機(jī)器人使用情況分析

A.消費(fèi)類鋰電池機(jī)器人使用情況分析

A1.消費(fèi)類鋰電池行業(yè)機(jī)器人總體市場概況

圖:消費(fèi)類鋰電池行業(yè)機(jī)器人增長率預(yù)測

截圖20190708113441.png

A2.消費(fèi)類鋰電池行業(yè)機(jī)器人分機(jī)型/負(fù)載/品牌市場分析

分機(jī)型:

圖:消費(fèi)類鋰電池行業(yè)所用機(jī)器人分析(比例)(分機(jī)型)

截圖20190708113449.png

分負(fù)載

在消費(fèi)類鋰電池行業(yè)所用的機(jī)器人均為20KG以下的機(jī)器人

分品牌:

圖:消費(fèi)類電池行業(yè)所用機(jī)器人分析

截圖20190708113616.png

(比例)(分品牌)

A3.消費(fèi)類鋰電池行業(yè)機(jī)器人分區(qū)域市場分析

分區(qū)域:

圖:消費(fèi)類電池行業(yè)所用機(jī)器人分析(比例)(分區(qū)域)

截圖20190708113642.png

備注(各區(qū)域所包含省份):

華東:上海、江蘇、浙江、安徽、江西

華南:廣東、福建、廣西、海南

華北:北京、天津、河北、山東、河南、山西、內(nèi)蒙古

華中:湖北、湖南

西南:四川、重慶、貴州、云南、西藏

東北:遼寧、吉林、黑龍江

西北:陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆

B.動力電池機(jī)器人使用情況分析

B1.動力電池行業(yè)機(jī)器人總體市場概況

圖:動力電池行業(yè)機(jī)器人增長率預(yù)測

截圖20190708113654.png

B2.動力電池行業(yè)機(jī)器人分機(jī)型/負(fù)載/品牌市場分析

分機(jī)型:

圖:動力電池行業(yè)所用機(jī)器人分析(比例)(分機(jī)型)

分負(fù)載:

圖:動力電池行業(yè)所用機(jī)器人分析(比例)(分負(fù)載)

截圖20190708113708.png

分品牌:

圖:動力電池行業(yè)所用機(jī)器人分品牌分析(比例)(分品牌)

截圖20190708113720.png

B3.動力電池行業(yè)機(jī)器人分區(qū)域市場分析

分區(qū)域:

圖:動力電池行業(yè)所用機(jī)器人分析(比例)(分區(qū)域)

截圖20190708113728.png

備注(各區(qū)域所包含省份):

華東:上海、江蘇、浙江、安徽、江西

華南:廣東、福建、廣西、海南

華北:北京、天津、河北、山東、河南、山西、內(nèi)蒙古

華中:湖北、湖南

西南:四川、重慶、貴州、云南、西藏

東北:遼寧、吉林、黑龍江

西北:陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆

 






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