光大激光江洪道：鋰電多片Z型疊片效率最快達(dá)0.06s/pcs
現(xiàn)階段，鋰電行業(yè)正在經(jīng)歷深度的變革期，從技術(shù)維度來看，隨著電芯做大，疊片工藝逐漸被產(chǎn)業(yè)界采納并成為主流，疊片技術(shù)革新迭代迫在眉睫;從降本維度看，隨著電池技術(shù)不斷成熟，如何從工藝、裝備和制造層面降本，提升企業(yè)競爭力，成為產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)攻關(guān)的重要方向之一。
市場方面，數(shù)據(jù)顯示，2024年1-3月，我國動力和其他電池合計銷量為167.7GWh，同比增長35.5%。其中，鋰電池作為絕對主力，更是在2024年4月的前半個月，助力我國新能源乘用車新車滲透率突破50%，達(dá)50.39%，占比首次超過傳統(tǒng)燃油車。
值得注意的是，新能源乘用車保持較快增速的同時，其價格比拼越來越激烈。整車降本增效的需求已傳導(dǎo)至上游電池制造環(huán)節(jié)，鋰電制造企業(yè)也從關(guān)注產(chǎn)能釋放升級到更講究產(chǎn)線工藝和極致降本增效上。
從制造工藝來看，伴隨方形電芯高集成、長薄化的發(fā)展趨勢，相較卷繞工藝，疊片工藝的性能優(yōu)勢明顯：不僅可以使電芯具備高能量密度、穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、高一致性、高安全性、高倍率性、長循環(huán)壽命，而且能夠助力電芯制造環(huán)節(jié)降本增效。
目前，包括寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、蜂巢能源等在內(nèi)的頭部電池企業(yè)均已布局疊片路線。機構(gòu)預(yù)計，到2025年，全球疊片機需求將超300億元，2022-2025年，年均復(fù)合增速達(dá)43%。
在此背景下，基于效率、良率提升的疊片技術(shù)及設(shè)備升級已成為鋰電中段生產(chǎn)環(huán)節(jié)競逐的焦點之一。“光大激光研發(fā)的第四代多片Z型疊片機，疊片效率達(dá)0.06-0.16s/pcs。”
圖為深圳市光大激光科技股份有限公司副總經(jīng)理江洪道演講
在“第五屆新能源汽車及動力電池(CIBF2024重慶)國際交流會”上，深圳市光大激光科技股份有限公司副總經(jīng)理江洪道，向與會代表分享了疊片設(shè)備的發(fā)展趨勢，以及光大激光工藝創(chuàng)新的成果。
01
多片Z型成為疊片機主流升級方向之一
目前，市場上主流的疊片設(shè)備路線包括：單片Z型疊片機、多片Z型疊片機、熱復(fù)合疊片機等。
從疊片速度提升潛能來看，江洪道指出，目前單片Z型疊片機的疊片速度容易達(dá)到極限，這主要因為工位越多，極片就越容易發(fā)生偏移。在他看來，通過增加疊片臺數(shù)量的方式，難以提升生產(chǎn)效率。熱復(fù)合疊片機的疊片效率，受熱復(fù)合等限制，也逼近極限。
而光大激光推出的多片Z型疊片機，采用一次疊片數(shù)量增加(2-N片)的方式，疊片數(shù)量增加的同時，其核心性能、生產(chǎn)效率、設(shè)備性價比都實現(xiàn)大幅提升，并降低了生產(chǎn)成本。其中，其核心性能的提升主要表現(xiàn)在：
一是正負(fù)模切效率提高
在生產(chǎn)過程中，可以根據(jù)不同極片尺寸，匹配多工位多片疊或單工位多片疊。模切裁切多張極片后停頓一次(機械手取片)，相較單片疊設(shè)備，多片Z型疊片機減少了模切停頓次數(shù)，成倍提高了模切效率。
二是極片輸送偏移減少、糾偏高精可靠
根據(jù)疊臺匹配，其真空皮帶連續(xù)輸送多張極片至每個取片位置;真空皮帶真空腔體多段可調(diào)，從而減少極片在輸送過程中發(fā)生較大偏移的幾率。同時，通過多張極片獨立糾偏功能，提高極片糾偏的高精度;而且，多張極片獨立真空監(jiān)測，以確保極片吸附可靠性。
三是疊片平臺提升疊片效率
光大激光多片Z型疊片機實現(xiàn)多張極片同時疊片，疊片效率大幅提高。需要提及的是，其壓刀壓力單獨可調(diào)，可有效防止壓傷極片;首層隔膜獨立糾偏，保證了首層隔膜覆膜精度。
四是覆膜效率、穩(wěn)定性提高
采用多張極片同時覆膜的方式，提高了多片Z型疊片機的覆膜效率;同時，通過增加覆膜勻速段距離，從而提高了覆膜穩(wěn)定性及可靠性。
五是兩種隔膜分切滿足下游不同需求
據(jù)介紹，該組設(shè)備極組間隔膜壓緊分切，可以保證隔膜分切邊整齊;且極組壓緊機構(gòu)壓力可調(diào)，保證分切效果;同時，根據(jù)隔膜材料不同和工藝差別，提供熱切、冷切這兩種隔膜分切方式。
另外，在取片、極組轉(zhuǎn)運、貼膠、熱壓等環(huán)節(jié)，多片Z型疊片機均進(jìn)行了優(yōu)化升級，進(jìn)一步滿足客戶的實際要求。
02
光大激光將鋰電高能效制造、降本極致化
江洪道指出，“瞄準(zhǔn)提高疊片效率的目標(biāo)，單片Z型疊片機和熱復(fù)合疊片機幾乎都已逼近極限，而光大激光的多片Z型疊片機，主要通過疊片臺組合的方式，每個疊片臺可以疊三片或者五片極片，從而更高效地發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)效率。”
疊片效率方面，針對不同尺寸的極片，光大激光第四代多片Z型疊片機的疊片效率可以達(dá)到0.06-0.16s/pes。
例如：115×550mm極片，疊片速度≤0.1s/pcs;115×350mm極片，疊片速度≤0.08s/pcs;100×256mm極片，疊片速度≤0.06s/pcs;169×184mm極片，疊片速度≤0.08s/pcs;340×184mm極片，疊片速度≤0.14s/pcs。
不僅如此，“該組設(shè)備還可以根據(jù)隔膜不同，對隔膜進(jìn)行冷切或熱切;設(shè)備操作、換料位置均在設(shè)備邊部，方便設(shè)備操作維護(hù)及物料更換，提高設(shè)備稼動率;整線設(shè)備數(shù)量少，人員配置減少，運營成本降低?！苯榈姥a充道。
值得一提的是，針對客戶的具體要求，光大激光還創(chuàng)新工藝集成。例如，將激光切和疊片集成在一起，對于高極耳等應(yīng)用場景，相較傳統(tǒng)模式，集成后可以減少極片過輥，進(jìn)而減少極耳翻折的發(fā)生;靜態(tài)切和動態(tài)切模式切換自如，可以提高疊片和極耳的精度;設(shè)備占地面積減少、能耗降低，同時操作人員減少。
在電池中國看來，鋰電設(shè)備企業(yè)目前多以設(shè)備的提質(zhì)增效，作為實現(xiàn)設(shè)備端降本的主要方式之一。在鋰電制造端，產(chǎn)線提質(zhì)、增效具有長周期性，通過疊片產(chǎn)線工藝升級改造所帶來的效率提升也將逐漸顯現(xiàn)。隨著高能效、高性價比的多片Z型疊片機規(guī)模化應(yīng)用，或?qū)⒅ο掠纹髽I(yè)極致降本。
據(jù)了解，光大激光長期以來聚焦核心技術(shù)的更新與迭代。圍繞提質(zhì)、增效、降本的目標(biāo)，其疊片機解決方案不斷升級背后，包括模切機構(gòu)、疊片臺、取片機械手、糾偏臺、覆膜機構(gòu)、熱壓機構(gòu)、貼膠機構(gòu)等核心機構(gòu)部件都進(jìn)行了精益求精的創(chuàng)新和升級，而且通過與激光切集成的方式，進(jìn)一步將鋰電高能效制造極致化。
產(chǎn)品方面，光大激光一直致力于做鋰電中段和后段設(shè)備，主要有激光切極耳、疊片、組裝，還有模組和PACK線。
其中，光大激光高速激光極耳切割機，切割速度最高達(dá)120m/min，毛刺≤15μm;切疊一體機效率達(dá)300-1000ppm，且能效高、性價比高;電芯組裝線在行業(yè)布局較早，其方型電芯組裝效率達(dá)12-40ppm，處于行業(yè)領(lǐng)先水平;模組/PACK產(chǎn)線效率高、產(chǎn)品良率高。
對于業(yè)界廣泛關(guān)注的大圓柱電池，據(jù)江洪道介紹，經(jīng)過多年的工藝攻關(guān)，光大激光大圓柱組裝線效率可以達(dá)到60-150ppm，結(jié)構(gòu)形式有傳統(tǒng)的直線式，也有新的連續(xù)操作模式的高速線。
低成本、高安全性、高能量密度、長循環(huán)壽命等綜合性能優(yōu)異的產(chǎn)品成為鋰電行業(yè)新一輪競爭的重點，新型激光技術(shù)疊片裝備或?qū)⒊蔀橹︿囯姵禺a(chǎn)線實現(xiàn)極限制造、降本增效的一大引擎。
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