大尺寸电芯+叠片工艺正成为各家电池企业在方形电池路线上的一致方向

2023-05-23 13:16:10 来源 : 电池中国

内阻小、扩容方便、成组效率高，使得方形电池在中国市场广受青睐。与此同时，为进一步挖掘能量密度、容量和安全空间，降低系统成组成本，大尺寸电芯+叠片工艺正成为各家电池企业在方形电池路线上的一致方向。

(资料图)

目前，包括蜂巢能源、比亚迪、亿纬锂能、捷威动力、国轩高科等企业均朝着这一方向发展，例如蜂巢能源的短刀电池、国轩高科启晨L300/L600、亿纬锂能LF560K储能电池、比亚迪刀片电池、欣旺达大方形电池等系列。

企业向叠片迈进的共识，也催生了叠片设备市场的快速爆发，据电池中国了解，目前包括光大激光、先导智能、赢合科技等多家装备企业叠片设备需求快速增长。“由于动力和储能电池对产品性能以及大规模智能制造的持续追求，锂电设备行业将迎来新的历史挑战。”日前，深圳市光大激光科技股份有限公司（简称“光大激光”）董事长何林在第四届新能源汽车及动力电池(CIBF2023深圳)国际交流会上表示，这对于聚焦锂电高端设备制造领域的企业来讲则是机遇。事实上，深耕叠片设备领域，并且在这一技术领域持续突破效率、良率和成本的光大激光，正迎来国内、国外订单的爆发。

全球新能源汽车和储能行业蓬勃发展，带动锂电池设备市场需求持续上涨。数据显示，2022年中国锂电设备市场规模为1000亿元，同比增长70%。预计2025年锂电设备市场规模有望超1500亿元。其中，叠片设备需求有望占不小的比例。

作为锂电设备行业领先企业，成立于2003年的光大激光，主要为新能源、3C等行业提供智能制造解决方案。公司致力于激光和智能装备的研发、生产和销售。而在锂电设备领域，光大激光主要研发激光模切机、切叠一体机、电芯自动组装线、模组/Pack自动组装线等设备，广泛应用于动力和储能电池的生产制造。尤其是在叠片工艺领域，公司自主研发的多片Z型叠，在叠片效率、产品一致性方面均处于行业领先水平，一定程度上推动了中国方形叠片电池制造技术的发展。

破解大电芯制造良率和成本难题，切叠一体机成迭代方向

“提升叠片效率和设备性价比是未来叠片设备的研究方向，”在光大激光副总经理江洪道博士看来，叠片机的未来发展方向是切叠一体机。现阶段，叠片设备经过多个阶段发展，产品主要有单片Z型叠片机、热复合叠片机和光大激光研发的多片Z型叠片机等。其中，前两者设备占地面积大，设备投入成本较高，生产效率和工艺上也不同；而多片Z型叠片机具有适合涂胶与非涂胶工艺、生产效率高、单位产能设备投入成本低、设备占用面积小等优势。

据江洪道介绍，多片Z型叠片机可以根据不同极片尺寸匹配双工位三片叠（390以下）或单工位五片叠（590），模切裁切5-6片极片长停顿一次（机械手取片），相比传统设备减少了模切停顿次数，提高模切效率。

多片Z型叠片机在皮带输送、取片机构、极片纠偏、叠片平台、覆膜机构、极组转运、隔膜分切、贴胶组件、热压平台等多个环节进行了技术创新，确保了叠片效率、稳定性、安全性和可靠性的多维提升。

此外，多片Z型叠片机设备操作、换料位置均在设备边部，方便操作及更换物料；设备内部留有维护通道，方便设备检修及维护；还能根据客户需求可集合极耳切割、热压、短路测试、称重、测厚等多种功能。

得益于多片同时叠片，390电芯，双叠台叠片效率0.125s/p；590电芯，单叠台叠片效率0.17s/p，效率媲美卷绕。

为了满足大尺寸电芯大规模制造，提升制造效率和产品一致性需求，江洪道认为，未来叠片设备会朝着激光切与叠片集成、隔膜分切等方向发展。

目前光大激光已经完成激光切与叠片集成。“两个设备集成最大的好处就是切极耳之后不用收卷再放卷，极耳翻折风险大大降低；其次，切片的同时切极耳，极片的边缘和极耳的精度尺寸可以更好控制；再者，激光切和叠片集成后，设备占地面积更小、能耗降低，同时操作人员减少。”江洪道表示。

在隔膜分切上，有热切和冷切两种方式。热切的好处是两边形成了蜂窝状的结构，极片和隔膜都封在电芯里面，对电芯的成本控制有优势。

应对全球市场爆发，光大激光多维发力

当下，汽车电动化、能源清洁化正成为全球发展方向，动力电池、储能电池作为关键载体，面对更大市场爆发需求，正向着大规模、高效率、智能化方向迭代，对装备提出了新的需求。面对当下高端锂电智造市场的挑战，何林表示，光大激光主要在以下几方面进行了部署：

1、研发团队建设

针对新能源设备的开发，光大激光建立了三大研发中心，一个工艺实验室。光大激光组建了顶尖的研发设计团队，聚集物理、光学、机械、电子、电气和计算机等各方面专业人才。跨领域跨学科的技术融合创新，以及经过二十年来大量应用及沉淀，为打造高端锂电设备奠定了坚实的基础。

2、技术创新驱动产品升级

光大激光非常重视科研创新，每年坚持将营收的8%左右投入研发。经过多年研发积累，公司已经掌握了无废料边激光切极耳、多片叠、硬连接片盖板焊接、复合焊接、激光及运动控制、视觉检测和智能制造等十余种核心技术。

公司早在2017年就布局了目前产业界都在使用的无废料边激光切极耳发明专利，在多片叠设备方面，公司也申请了40多项相关专利。

此外，光大激光还配置一批资深工程师长期从事基础性研究工作，不断进行核心技术攻关，进行设备的正向开发，保持公司产品技术领先性和对技术变化的敏感性，持续技术创新驱动产品升级。

3、锂电设备向“三高五化”趋势发展

随着下游客户要求的不断提高以及行业技术水平的持续进步。锂电生产设备将向高精度、高效率、高稳定性、无人化、标准化、数字化、智能化、低碳节能化的“三高五化”趋势发展。

目前，光大激光各类产品在效率、精度、稳定性、标准化、智能化等方面，已经处于行业领先水平。

在效率方面：激光模切速度为60-120m/min；切叠效率0.12-0.2s/pcs；电芯组装效率为12-30ppm；模组pack组装效率为18-42ppm。在不断的探索总结中，设备持续向更高性能升级迭代。

4、全球化进程加快，企业产能扩张

随着越来越多锂电池厂商海外扩产，国产锂电设备全球化进程逐渐加快。为满足市场需求，光大激光在原有深圳光大激光工业园的基础上，开拓了绵阳、滁州等研发生产基地，持续提升研发能力和交付能力，助力全球新能源电池产业发展。

大尺寸电芯+叠片工艺正成为全球主机厂布局的重要路线之一；同时，全球市场的电力储能大电芯也普遍采用叠片工艺。面对全球市场，光大激光持续通过技术创新，在装备领域通过更高效率、更好品质和更低成本，深获国内外客户认可。据悉，仅2022年，光大激光就拿下了多个海外装备订单，开始配套海外市场。而未来，随着全球市场进入放量增长阶段，光大激光的发展也有望迎来跃迁。

发布人：文涛

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关键词:【储能】【动力电池】

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