鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：940次 | 2020年01月16日
鋰電設(shè)備/材料企業(yè)如何應(yīng)戰(zhàn)車規(guī)級(jí)硬指標(biāo)？
動(dòng)力電池能量密度和安全性能提升要求突出，打造車規(guī)級(jí)產(chǎn)品將成為動(dòng)力電池企業(yè)在未來生存競(jìng)爭(zhēng)的重要命題。
從車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池的指標(biāo)來看，鋰電池需要在正極、負(fù)極、隔膜和電解液等整個(gè)材料體系進(jìn)行全面升級(jí)。
而要成為能夠生產(chǎn)車規(guī)級(jí)電池產(chǎn)品的企業(yè)，電池企業(yè)就必須進(jìn)行制造升級(jí)，從工藝革新到高端制造。
12月17日，“利元亨•2019高工鋰電&電動(dòng)車年會(huì)”在深圳機(jī)場(chǎng)凱悅酒店火熱持續(xù)。
大會(huì)主要分為車規(guī)級(jí)要求下的制造升級(jí)、從工藝革新到高端智造、應(yīng)對(duì)高能量密度的材料三個(gè)動(dòng)力電池專場(chǎng)。
近20家設(shè)備和材料企業(yè)圍繞上述話題展開探討交流。
01電池企業(yè)對(duì)車規(guī)級(jí)要求的理解
▲捷威動(dòng)力總裁王馳偉
捷威動(dòng)力總裁王馳偉認(rèn)為，我們需要全行業(yè)形成共識(shí)來做車規(guī)級(jí)的產(chǎn)品，首先是安全方面是不可討論的，從當(dāng)前的指標(biāo)來看要從ppm級(jí)向千萬級(jí)邁進(jìn)。
同時(shí)還有一個(gè)感性指標(biāo)，就是要懷著敬畏之心來做電池才能夠滿足車的基本要求，要符合汽車工業(yè)級(jí)要求。
▲星盈科技總經(jīng)理郭永興
星盈科技總經(jīng)理郭永興認(rèn)為，針對(duì)車規(guī)級(jí)電池的硬指標(biāo)，第一是安全性，粉塵是車規(guī)級(jí)非常重視的話題。
以前電池生產(chǎn)車間環(huán)境設(shè)計(jì)是10萬級(jí)別，但現(xiàn)在已經(jīng)提升到萬級(jí)和千級(jí)，就是5微米粉塵，這表明當(dāng)前動(dòng)力電池在應(yīng)對(duì)車規(guī)級(jí)要求時(shí)特別重視粉塵控制。
02設(shè)備如何助力電池企業(yè)制造車規(guī)級(jí)產(chǎn)品
電動(dòng)化的進(jìn)程中，對(duì)于供應(yīng)鏈而言，最為核心和關(guān)鍵的命題是，作為核心的動(dòng)力電池產(chǎn)品如何能達(dá)到車規(guī)級(jí)。
對(duì)于動(dòng)力電池的車規(guī)級(jí)要求，業(yè)內(nèi)形成的基本共識(shí)是：
一是產(chǎn)品合格率應(yīng)達(dá)到ppm級(jí)；
二是產(chǎn)品一致性應(yīng)達(dá)到可不分檔使用；
三是產(chǎn)品的耐候性，應(yīng)能滿足汽車產(chǎn)品室外、南方北方、冬天夏天的使用要求；
四是產(chǎn)品的耐久性，應(yīng)達(dá)到10——15年；
五是產(chǎn)品的成本，應(yīng)該在大批量應(yīng)用的前提下，比原先在其他領(lǐng)域使用降低1個(gè)數(shù)量級(jí)。
要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，對(duì)于動(dòng)力電池裝備制造環(huán)節(jié)提出了更高的要求，這考驗(yàn)著設(shè)備供應(yīng)商的智慧和能力。
▲海目星激光銷售總監(jiān)韓婧
對(duì)此，海目星激光銷售總監(jiān)韓婧表示，為了滿足車規(guī)級(jí)對(duì)于動(dòng)力電池裝備的要求，海目星激光持續(xù)在做產(chǎn)品的迭代和革新。
以其代表產(chǎn)品激光模切裁斷一體機(jī)為例，其面臨的技術(shù)難點(diǎn)主要為兩個(gè)，一是R角的沖切與裁切的精確對(duì)位，二是從連續(xù)運(yùn)動(dòng)過度到間歇運(yùn)動(dòng)。
電池企業(yè)想要做好車規(guī)級(jí)產(chǎn)品就要對(duì)其設(shè)備的核心工藝和性能進(jìn)行升級(jí)，而核心元器件對(duì)設(shè)備性能的提升至關(guān)重要。
而激光器是激光設(shè)備最核心的部分，其重要性就像動(dòng)力電池在新能源汽車上的地位，因此采用先進(jìn)、可靠、穩(wěn)定的激光器對(duì)提升動(dòng)力電池產(chǎn)品性能和降低制造成本擁有積極意義。
▲銳科激光新能源行業(yè)總監(jiān)童慰
銳科激光新能源行業(yè)總監(jiān)童慰表示，當(dāng)前動(dòng)力電池行業(yè)降成本要求突出，但是降本不意味著降低產(chǎn)品性能要求，因此銳科激光也在不斷改進(jìn)公司的產(chǎn)品適應(yīng)鋰電行業(yè)的要求。
當(dāng)前，銳科激光國(guó)產(chǎn)光纖激光器的龍頭企業(yè)已經(jīng)掌握了高端激光器的所有核心技術(shù)，所有的核心器件包括芯片、光纖、耦合器、傳輸光纜都可以自主研發(fā)、自主生產(chǎn)和自主可控，不會(huì)被外企掐住脖子。
除了設(shè)備升級(jí)之外，在線檢測(cè)和環(huán)境測(cè)試也成為車規(guī)級(jí)電池制造必不可少的環(huán)節(jié)。
▲易鴻智能總經(jīng)理王剛
“做機(jī)器視覺與做設(shè)備有本質(zhì)的區(qū)別。視覺檢測(cè)在整個(gè)制造過程中處于守門的位置，這個(gè)地方做不好，設(shè)備和產(chǎn)品很難做好。”
易鴻智能總經(jīng)理王剛表示，因?yàn)殇囯姵貜S家對(duì)于產(chǎn)品的安全、性能、品控要求越來越高，CCD檢測(cè)在鋰電池領(lǐng)域的地位也日益突顯。
基于鋰電池領(lǐng)域客戶的需求，目前易鴻智能的CCD產(chǎn)品在鋰電池檢測(cè)中已經(jīng)覆蓋了20道工序，包含EV前段工序、EV模組段、EV后工序以及3C前工序。
要想制造車規(guī)級(jí)電池產(chǎn)品，解決掉鋰電池工序中的不可忽視的危險(xiǎn)源—粉塵，極為重要。
與傳統(tǒng)的除塵方法相比，超聲波除塵系統(tǒng)被認(rèn)為是鋰電池工藝中的顛覆性應(yīng)用。
▲鈦瑪科副總經(jīng)理李維能
鈦瑪科副總經(jīng)理李維能表示，鈦瑪科超聲波除塵產(chǎn)品的首個(gè)應(yīng)用是鋰電材料表面的除塵，根據(jù)材料的不同分為三種：
第一是小型的，適用于幅寬200~500（mm）的材料，如在隔膜機(jī)、以及卷繞機(jī)和激光模切機(jī)上應(yīng)用。
第二類是中型的，適用于幅寬500~1200（mm）的材料；
第三是超大型的機(jī)器，適用于幅寬1200~1800（mm）的材料。
▲大成精密總經(jīng)理張孝平
“無測(cè)量，不制造。在鋰電池生產(chǎn)制造過程中，測(cè)量和檢驗(yàn)始終是確保電芯一致性的重要裝備?！?strong>大成精密總經(jīng)理張孝平如是說。
在來料環(huán)節(jié)，檢測(cè)銅箔、鋁箔、隔膜，要求檢測(cè)平整度、波浪邊、串泡，大成精密檢測(cè)精度≤0.05mm。
在涂布環(huán)節(jié)，要求對(duì)隔膜及涂層（Al2O3、PVDF）厚度一致性的檢測(cè)，大成精密檢測(cè)精度≤0.1um。
對(duì)鋁箔及鋰鹽涂層面密度一致性、尺寸的測(cè)量，大成精密檢測(cè)精度≤0.1%。
在極耳焊接環(huán)節(jié)，大成精密對(duì)極耳的焊印毛刺檢測(cè)精度≤1μm。在分條環(huán)節(jié)，對(duì)正負(fù)極極片的寬度、弧高檢測(cè)精度≤0.1mm。
▲廣東貝爾銷售總監(jiān)郭佩
廣東貝爾銷售總監(jiān)郭佩表示，GB/T31486標(biāo)準(zhǔn)在試驗(yàn)方法中對(duì)環(huán)境溫度及偏差進(jìn)行了要求，溫度偏差±2℃；溫度梯度≤2℃；溫度波動(dòng)度≤1，風(fēng)速≤1.7m/s。
GB/T31486標(biāo)準(zhǔn)在試驗(yàn)方法中對(duì)環(huán)境溫度及偏差進(jìn)行了要求，溫度偏差±2℃；溫度梯度≤2℃；溫度波動(dòng)度≤1，風(fēng)速≤1.7m/s。
機(jī)器視覺在鋰電瑕疵檢測(cè)的應(yīng)用越來越廣，想要打造車規(guī)級(jí)電池，提高動(dòng)力電池檢測(cè)水平，對(duì)電池良率提升至關(guān)重要。
▲奧普特技術(shù)總監(jiān)賀珍真
奧普特技術(shù)總監(jiān)賀珍真表示，奧普特主要從鋰電瑕疵檢測(cè)軟件、硬件、鋰電設(shè)備應(yīng)用等三方面進(jìn)行著手解決，不斷提升瑕疵檢測(cè)水平。
鋰電瑕疵檢測(cè)軟件上，主要是自主研發(fā)和不斷迭代升級(jí)；鋰電瑕疵檢測(cè)硬件上，主要是在光源，鏡頭，光源控制器進(jìn)行提升。
電池生產(chǎn)過程中，溫度檢測(cè)報(bào)警環(huán)節(jié)痛點(diǎn)是采集數(shù)據(jù)的精確度、復(fù)雜環(huán)境下的提前反饋時(shí)長(zhǎng)、使用壽命的長(zhǎng)短。
尤其是提前預(yù)警時(shí)長(zhǎng)和準(zhǔn)確率方面，由于環(huán)境復(fù)雜，數(shù)據(jù)采集難度大，往往困難很多。
▲中恒智能創(chuàng)始人王方明
中恒智能創(chuàng)始人王方明表示，在立庫(kù)火災(zāi)探測(cè)上，客戶需求主要在預(yù)警方式、響應(yīng)時(shí)間、成本低、環(huán)境溫度記錄精度。
針對(duì)這種情況，中恒智能自主開發(fā)出紅外熱像測(cè)溫技術(shù)，能提前8分鐘左右實(shí)現(xiàn)預(yù)警，進(jìn)而讓電池企業(yè)有足夠時(shí)間處理。
在測(cè)溫報(bào)警上，與傳統(tǒng)煙霧報(bào)警器和DTS相比，紅外熱像測(cè)溫能夠在電池溫升階段就觸發(fā)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)預(yù)警，贏得足夠的響應(yīng)時(shí)間。
尤其是在電池過充或者快速升溫的情況下，具有定位精準(zhǔn)，反饋時(shí)間段，數(shù)據(jù)可收集，實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)。
03車規(guī)級(jí)要求下的工藝革新
要制造車規(guī)級(jí)的產(chǎn)品就離不開先進(jìn)的設(shè)備，這就要求設(shè)備企業(yè)不斷進(jìn)行產(chǎn)品性能提升和技術(shù)升級(jí)。
一方面，動(dòng)力電池正在加速駛向車規(guī)級(jí)方向，另一方面，智能制造發(fā)展浪潮不斷向前推進(jìn)。基于此背景，頭部動(dòng)力電池企業(yè)開始將新工廠的建設(shè)目標(biāo)，轉(zhuǎn)移到數(shù)字化工廠上。
▲利元亨研究院院長(zhǎng)杜義賢博士
利元亨研究院院長(zhǎng)杜義賢博士認(rèn)為，數(shù)字化工廠是智能工廠的必經(jīng)之路，基于車規(guī)級(jí)電池生產(chǎn)、數(shù)字化精益生產(chǎn)的需求，必然離不開數(shù)字化工廠。但是數(shù)字化工廠不等于無人工廠。
也是基于這種理解，利元亨從研發(fā)到應(yīng)用將其分為五個(gè)層級(jí)，包括執(zhí)行層、控制層、數(shù)據(jù)層、車間層和企業(yè)層，并利用數(shù)字孿生技術(shù)搭建了可視化平臺(tái)。
▲鐳煜科技研發(fā)制造中心經(jīng)理龍國(guó)斌
鐳煜科技研發(fā)制造中心經(jīng)理龍國(guó)斌認(rèn)為，動(dòng)力電池的高安全性和高能量密度成為趨勢(shì)。
在安全性方面，水分是導(dǎo)致電池?zé)崾Э?，出現(xiàn)安全事故的重要原因之一。
能量密度上，高鎳三元電池材料日益受到關(guān)注。干燥工藝就是要解決電池安全性和高能量密度的水分等問題。
針對(duì)注液工序前干燥，鐳煜科技開發(fā)出高真空急速干燥系統(tǒng)，具有效率高、溫控精度高、無污染、低能耗。
軟包電池方面，鐳煜科技開發(fā)出單體式和容置式真空干燥系統(tǒng)，在寧德時(shí)代的工廠中有一定應(yīng)用。
關(guān)于未來趨勢(shì)，在“降本增效”的動(dòng)力電池行業(yè)背景下，龍國(guó)斌認(rèn)為傳統(tǒng)后段極速干燥，運(yùn)風(fēng)輻射干燥，常規(guī)隧道爐都將在未來2年內(nèi)隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，鋰電工藝的革新而取消，被前段的粉料干燥和高真空極片干燥所取代。
激光焊接是動(dòng)力電池生產(chǎn)過程中尤為重要的工藝環(huán)節(jié)之一，其中光纖激光器在提高效率、節(jié)省能耗、使用壽命、提供精度和制造工藝等方面都有明顯優(yōu)勢(shì)。
▲阿帕奇應(yīng)用部經(jīng)理張婧博士
阿帕奇應(yīng)用部經(jīng)理張婧博士表示，IPG光線激光器的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了45%，能夠大幅降低制造成本。
為進(jìn)一步提升激光器的產(chǎn)品性能，IPG不斷推陳出新，針對(duì)鋰電池制造過程中難點(diǎn)痛點(diǎn)研發(fā)出新型激光器，研發(fā)了一款新產(chǎn)品——光束模式可調(diào)激光器（AMB）。
該產(chǎn)品具備最大范圍光束輪廓可調(diào)諧性、無飛濺、提高焊接質(zhì)量、適用于電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)汽車制造的高速焊接、提升焊接效率等優(yōu)勢(shì)。
動(dòng)力電池模組PACK制造，有四十幾個(gè)工序，看起來簡(jiǎn)單，實(shí)際上難點(diǎn)很多。對(duì)鋰電設(shè)備企業(yè)而言，模組PACK制造的核心關(guān)注點(diǎn)，應(yīng)該集中放在對(duì)電芯的性能理解，電芯加工數(shù)據(jù)處理上。
▲大族激光總監(jiān)劉昊
大族激光總監(jiān)劉昊認(rèn)為，客戶對(duì)模組PACK線集中在速度快，效率高，錯(cuò)誤少。在電池模組PACK線提速和提質(zhì)方面，可主要從設(shè)計(jì)仿真，數(shù)據(jù)處理，工藝優(yōu)化，檢測(cè)提升等四方面進(jìn)行著手。
最后在檢測(cè)提升上，劉昊表示不放過一個(gè)不良品，研制出激光焊接光學(xué)相干成像檢測(cè)等技術(shù)，能精準(zhǔn)測(cè)定焊接過程及判定焊縫質(zhì)量，熔深。
04車規(guī)級(jí)產(chǎn)品要求下的材料體系優(yōu)化
動(dòng)力電池的產(chǎn)品性能提升最關(guān)鍵在于電池材料性能的提升和優(yōu)化，其中高鎳材料、硅碳負(fù)極、陶瓷涂覆隔膜、超薄銅箔等關(guān)鍵材料的性能突破迫在眉睫。
在正極材料方面，三元材料電池是當(dāng)前新能源乘用車市場(chǎng)的主流，而在能量密度提升和降成本要求下，NCM811材料的商業(yè)化應(yīng)用正在加速。
▲容百科技研究院院長(zhǎng)李琮熙博士
容百科技研究院院長(zhǎng)李琮熙博士指出，當(dāng)前全球主要的正極材料企業(yè)都在努力開發(fā)鎳含量90%以上的三元材料以大幅提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和降低成本。
第三代電動(dòng)汽車方向的正極材料要求高級(jí)片壓實(shí)密度。為了提升正極材料的利用度，Ni—RICH正極材料鎳含量的提高，材料的強(qiáng)度也會(huì)降低，因此必須努力提高材料的強(qiáng)度。
李琮熙指出，為了改善Ni—RICH正極材料的利用率，鎳的含量也應(yīng)該設(shè)計(jì)越來越高，通過燒結(jié)和結(jié)晶化溫度的降低，為除去表面存在的殘留鋰化合物、水洗及干燥工藝，增加的表面改制工序的最佳化是非常重要的。
▲深圳斯諾高級(jí)工程師袁媛
在硅碳負(fù)極方面，深圳斯諾高級(jí)工程師袁媛介紹到，在納米硅制備方法方面，斯諾采用低溫化學(xué)法，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)是安全環(huán)保、能低耗、低成本、規(guī)模化。
用該方法制備的納米硅材料的首充容量449mAh/g，首效91.9%，循環(huán)100周容量保持率≥95%，前景可期。
▲壹石通研發(fā)總監(jiān)王韶暉博士
在隔膜涂覆方面，壹石通研發(fā)總監(jiān)王韶暉博士表示，隔膜涂覆應(yīng)用陶瓷粉體，可防止鋰枝晶穿透，抵抗高溫收縮，確保鋰電安全；隔離正負(fù)極，實(shí)現(xiàn)正負(fù)極之間的電子絕緣；
提供正負(fù)極之間的離子通道，實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的充放電功能；
吸收和保持電解液，保證鋰電池的循環(huán)壽命；保證足夠的氣孔率，保證鋰離子電池的倍率特性。
其中，勃姆石材料正正契合了陶瓷粉體涂覆趨勢(shì)的發(fā)展。
▲蘇州鋰盾總經(jīng)理夏文進(jìn)
在鋁塑膜方面，蘇州鋰盾總經(jīng)理夏文進(jìn)指出，鋁塑膜被破壞70%的原因由封裝失效，只要解決封裝，就能解決鋁塑膜的關(guān)鍵難題。
蘇州鋰盾自主研發(fā)的微波非極性物理錨固法解決方案，通過物理錨固形成界面力學(xué)性能各向一致性，層間粘結(jié)更牢固；一體化粘結(jié)界面非極性化保證了電池的耐腐蝕性，電池壽命更長(zhǎng)久，適合動(dòng)力電池封裝。
▲諾德股份常務(wù)副總裁陳郁弼
在鋰電銅箔方面，諾德股份常務(wù)副總裁陳郁弼表示，銅箔性能提升方向體現(xiàn)在：提高抗拉強(qiáng)度、提升延伸率、面密度一致性、厚度（提升電池能量密度）、潤(rùn)濕性、抗氧化性等方面。
目前鋰電用銅箔已經(jīng)發(fā)展出了超薄厚度（4-6μm）、高抗拉、高延展等批量化高技術(shù)附加值產(chǎn)品，以滿足電池性能提升需求。其中銅箔由8um降低到6um，可提升電芯能量密度約5%。
▲皓明有機(jī)硅副總經(jīng)理王春華
在有機(jī)硅材料方面，選用有機(jī)硅材料為動(dòng)力電芯、電池包加速導(dǎo)熱、傳熱、散熱、隔熱，是當(dāng)前電池企業(yè)保障電池安全的一種普遍選擇。
皓明有機(jī)硅副總經(jīng)理王春華表示，化學(xué)交聯(lián)度、氣泡量及大小控制、氣泡開孔/閉孔控制、氣泡孔壁厚度及泡棉表層厚度，以及填料種類及添加量，是對(duì)泡棉材料應(yīng)力應(yīng)變產(chǎn)生影響的關(guān)鍵因素。皓明有機(jī)硅可提供多品種的應(yīng)力應(yīng)變產(chǎn)品選擇，可定制特殊應(yīng)變力要求產(chǎn)品。
▲萬向一二三高級(jí)產(chǎn)品管理經(jīng)理石先興博士
萬向一二三高級(jí)產(chǎn)品管理經(jīng)理石先興博士指出，在全球碳排放標(biāo)準(zhǔn)政策以及中國(guó)雙積分政策的雙重驅(qū)動(dòng)下，全球整車企業(yè)對(duì)于EV、PHEV、HEV、MHEV（48V微混動(dòng)力系統(tǒng)車型）的車型路線選型正在受到影響。
其中，48V微混系統(tǒng)基于高性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，將會(huì)擁有廣闊的發(fā)展空間。從市場(chǎng)預(yù)判來看，預(yù)計(jì)2025年EV市場(chǎng)占有率達(dá)10%，復(fù)合增長(zhǎng)率25%。而基于48V的MHEV系統(tǒng)市占率達(dá)20%-30%，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)40%。
