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如何解决痛点
领先的锂电制造企业希冀以传统领域积累的技术及经验,叠加在新兴技术方面持续投入,完成新一轮锂电池工艺制程技术变革。据观察,与前沿技术的融合、现有设备一体化、环保节能化、高速化主导这轮的技术变革。
仿真技术
近年来,锂电池扩产周期大幅缩减,得益于仿真技术在生产过程中的应用。
锂电池在制造过程中涉及正极、电解液、负极、隔膜等材料的选取与匹配,极片设计参数的选择等问题;同时,电池工作中涉及化学反应、传质、导电、产热等过程。由此可见,锂电池是一个非常复杂的体系。
仿真技术作为实验的一种补充,能够对各种方案进行模拟,去芜存菁;也能模拟电池在不同工况下的充放电过程。因此,锂电池生产仿真技术带来的好处是显而易见的。
仿真技术及工业机器人头部电池企业内部已经开始规模化应用。
设备一体化
我们观察到头部锂电设备制造企业在设备一体化方面的研发投入都极大。锂电设备的高自动化、高稳定性将是必然趋势。
究其原因,一是在动力电池制造中,单机设备涉及的流程较多,产品良率难以控制,这将导致材料利用率和产品直通率的降低,因此设备的删繁就简是必然趋势。
二是目前动力电池生产存在前段工艺一致性差,电池制造装备技术差距大,跨产业及产业内协作不给力等问题,这就需要设备企业提供一个系统的整体解决方案。
三是相对于传统单机设备,通过前段设备一体化的升级,将会在通过率、生产成本、空间率、数据闭环、生产质量等方面发挥作用。
激光技术
激光技术在锂电制程中的应用,同样给锂电池工艺制程带来重大变革。
激光切割工艺主要运用在极耳切割成型、极片分切、隔膜分切。激光焊接在汽车铝壳锂电池行业的应用主要在方形电池的外形。焊接方式有拼接焊和叠焊两种。激光设备主要应用于前端制片、中段焊接以及后段模组pack环节。
同时,激光切割相比传统工艺的优势主要体现在三个方面:
- 在极耳切割成型中的优势是无耗材、速度快、切割质量稳定;设计灵活性高,适用于不同种类和规格的电池。
- 在极片分切中的优势是生产效率高,工艺稳定性好。
- 在隔膜分切中的优势是隔离膜是有机化合物构成,采用激光切割效果良好。
基于此种背景下,极片激光切割替代加速,叠片技术路线下极耳/极片切割量有望提升,激光在锂电制程中的应用量将持续提升。
未来激光技术的应用领域主要在三维振镜飞行焊接、顶盖侧焊、负极削薄区的清洗。
整体来看,目前极耳切割的技术趋势是切割速度越来越快,切割质量要求越来越高。此外,正极涂覆层材料成分与密度变化、非金属材料夹心结构等新设计对切割工艺的要求也越来越高。动力电池性能不断提升倒逼锂电设备智能制造升级,对激光器在光电转换效率和节能减耗方面提出更高的要求。