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安永:锂电池制程10大技术趋势(30页).pdf

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安永:锂电池制程10大技术趋势(30页).pdf

1、第 1 页锂电池制程锂电池制程10大技术趋势大技术趋势Strategy realized第 2 页翟飚翟飚Bob Zhai大中华区合伙人战略咨询交通行业是碳排放排名前三的领域交通行业是碳排放排名前三的领域锂电池的发展紧密关系国家能源安全锂电池的发展紧密关系国家能源安全全球新能源政策指引交通行业减碳全球新能源政策指引交通行业减碳29%40%21%电力工业交通居民消费10%确保实现100%清洁能源经济,并在2050年前达净零碳排放,短期使用联邦政府的采购系统实现零放车辆,并制定严格的新燃油经济性标准,确保100%新销售的轻型/中型车辆实现电动化,中长期加快电动车的推广,2030年底之前部署超过50

2、万个新的公共充电网点美国清洁能源革命和环境计划加速汽车电动化进程、增加高速铁路的交通运载量、规模推广自动化交通装备、推动零排放船舶进入市场、部署更多共享自行车基础设施等,最终构建一个清洁的多式联运网络体系。力争2050年交通领域的碳排放在2020年水平上减少90%.欧盟可持续与智能交通战略加快形成绿色低碳运输方式,确保交通运输领域碳排放增长保持在合理区间。推动运输工具装备低碳转型,大力推广新能源汽车,逐步降低传统燃油汽车在新车产销和汽车保有量中的占比,推动城市公共服务车辆电动化替代中国2030年碳达峰行动方案大力推动锂电池、电化学储能、电动汽车等新能源领域重要技术和基础装备的发展,逐步降低对石

3、油的依赖,探索出一条可持续能源安全路径是全球诸多国家的重要战略方向20021增长增长全球电化学储能装机规模(GW)120 x20全球锂电池市场出货量(GWh)40562x14全球新能源汽车销量(万辆)15653x442021年碳排放量行业分布年碳排放量行业分布工业31%电力交通37%居民消费12%20%29%电力31%20%工业交通居民消费20%全全球球美美国国欧欧盟盟01 全球新能源政策电力工业交通居民消费数据来源:Carbon Monitor、EVTank、方正证券、国信证券、公开资料、大东时代智库(TD)、安永分析第 3 页翟飚翟飚Bob Zhai大中华区合伙人战略

4、咨询01 全球锂电池市场规模全球及欧美锂电池市场规模预测全球及欧美锂电池市场规模预测驱动力驱动力1:新能源汽车:新能源汽车锂电池的增长驱动力来自于新能源汽车和储能进入快车道锂电池的增长驱动力来自于新能源汽车和储能进入快车道驱动力驱动力2:储能:储能20225930468731,5151,2067652022预计20212023预计2024预计2030预计2025预计5509604,735欧洲美国其他全球及欧美锂电池市场需求量全球及欧美锂电池市场需求量(单位:(单位:GWh)103592023预计20212022预计1611,91

5、,6115381,2816532024预计2666462025预计1,3642030预计9793,773美国欧洲其他全球及欧美新能源汽车销量全球及欧美新能源汽车销量1(单位:万辆)(单位:万辆)多国宣布2050/2060实现“碳中和”,新能源汽车作为减碳环节重要一环,多国发布相关政策推动零排放的新能源汽车发展,行业迎来蓬勃发展窗口期6812022预计332024预计2023预计2025预计 2030预计205283133358美国欧洲其他全球及欧美电化学储能装机规模全球及欧美电化学储能装机规模(单位:(单位:GW)在双碳目标下,可再生能源战略地位凸显

6、,储能作为支撑可再生能源发展的关键技术正迎来曙光,储能电池市场预期未来将呈爆发式增长309220数据来源:LMC Automotive、EVTank、浙商证券、彭博新能源金融、智研咨询、公开信息、大东时代智库(TD)、安永分析注:1.此处新能源汽车销量只包含BEV、PHEV、EREV车型的销量第 4 页01 中日韩以外的建设锂电池产能的挑战与瓶颈中日韩外,全球其他区域锂电池发展迟缓中日韩外,全球其他区域锂电池发展迟缓主要面临缺乏技术基础、产业链支撑、核心人才及建设经验四大挑战主要面临缺乏技术基础、产业链支撑、核心人才及建设经验四大挑战96.760.236.126.316.713.27.96.4

7、4.23.126.0公司E公司C公司B公司A公司D公司F合计公司G公司H公司I公司J296.8其他全球动力电池装机量排行榜及占比全球动力电池装机量排行榜及占比GWh,%,2021占比占比装机量装机量32.6%20.3%12.2%8.8%5.6%4.5%2.7%2.1%1.4%1.0%8.8%100%所属国家所属国家厂商厂商挑战挑战1:缺乏技术基础:缺乏技术基础例1:欧洲在电芯主要构件,如正负极材料、电解液和隔膜的技术储备上落后亚洲多年例2:印度、东南亚等国缺乏本土大型领军企业及相关技术积淀.挑战挑战3:缺乏核心人才:缺乏核心人才例1:北美制造业熟练工程师缺乏,需引入技术人才,成本较高例2:欧洲

8、整体劳动力不足,需要从亚洲引入人才,但劳工签证申请流程较为复杂.挑战挑战2:缺乏产业链支撑:缺乏产业链支撑挑战挑战4:缺乏建设经验:缺乏建设经验例1:美国电池正负极材料、电解液、电池隔膜等原材料均依赖海外加工进口例2:欧洲矿产资源缺乏,电解液、隔膜供应由亚洲生产商主导.例1:美国制造业空心化使生产成本高昂,A123曾试图将产线回迁但亏损严重,最终被中企收购告终例2:欧洲在集成、调校、标定、成本控制等方面缺乏系统方法论支撑.中国韩国日本中国韩国韩国中国中国中国中国数据来源:案头研究、大东时代智库(TD)、安永分析第 5 页02 极片段制程痛点难点核核心心痛痛点点引引发发问问题题涂布的痛点辊压分条

9、的痛点极片段极片段搅拌的痛点数据来源:锂电池制造工艺控制及潜在问题分析、锂电池智能制造装备标准体系研究、专利检索、大东时代智库(TD)、安永分析1.搅拌不均匀2.颗粒、杂质、粉尘、成分在线数据缺乏3.搅拌过程中有杂质混入1.能耗高2.来料浆料的粘度、固含量、杂质在线数据缺乏3.输出质量的全额表征在线反馈控制难以把握1.膜区和箔区延展不一致2.厚度一致性难以把控1.搅拌不均匀电池内部材料分布偏差降低电池容量、增大电池内阻,减少电池的循环寿命引发安全问题2.颗粒、杂质、粉尘、成分在线数据缺乏,无法优化质量3.搅拌中杂质混入杂质刺穿隔膜电池内短路,自放电异常,降低电池寿命安全问题1.涂布机目前单位能

10、耗2.33KWh/Wh2.来料浆料的粘度、固含量、杂质无法在线获取,涂布不均匀,影响涂布质量3.输出质量的全额表征:干燥度、极片空隙率、涂布尺度在线反馈控制难以把握,次品率高1.膜区和箔区延展不一致,产生弧高/波浪边,导致断带2.厚度一致性差,当电流密度不同时,极易引起枝晶锂的析出,对电芯性能不利。电池极化严重,影响电芯容量第 6 页02 装配段制程痛点难点核核心心痛痛点点引引发发问问题题制芯的痛点装配的痛点装配装配段段真空干燥的痛点数据来源:锂电池制造工艺控制及潜在问题分析、锂电池智能制造装备标准体系研究、专利检索、大东时代智库(TD)、安永分析1.水分含量过高会导致产品报废、品质下降,甚至

11、产品爆炸2.空气湿度过高,锂电池会吸收空气中的水分,其内部湿度也会相应增加。充电后,水分会分解,电池内部压力高。同时,在电解液注入过程中,容易造成鼓壳,影响厚度和SEI膜,不完全形成等等1.1.水含量过高水含量过高2.2.湿度高效控制与电池性能的定量对应管理湿度高效控制与电池性能的定量对应管理1.1.出现粉尘和毛刺出现粉尘和毛刺2.2.精度、毛刺、缺陷的在线检测精度、毛刺、缺陷的在线检测1.切片产生毛刺和粉尘电池短路电池安全隐患2.对于电芯有关精度、毛刺、缺陷检测不到位,影响芯片的质量1.1.搬运过多造成机损搬运过多造成机损2.2.电芯中转损坏电芯中转损坏3.3.组装工艺参数的在线控制、制造模

12、型优化组装工艺参数的在线控制、制造模型优化1.装配设备在搬运过多之后容易造成机损2.装配完成的锂电池需在装配机构内部进行取拿损坏装配机构并且容易损坏电芯,成本较高3.组装工艺参数的在线控制、制造模型优化如果管理不当,会影响组装的效率和质量第 7 页02 分容化成段制程痛点难点核核心心痛痛点点引引发发问问题题分容的痛点立体仓库的痛点分容化成分容化成段段化成的痛点数据来源:锂电池制造工艺控制及潜在问题分析、锂电池智能制造装备标准体系研究、专利检索、大东时代智库(TD)、安永分析1.电极的烘干过程和电池生产过程中干燥间的干燥机组运行成本使得能耗较高2.电芯种类繁多、型号差别大,对于化成分容测试设备的

13、有效性和兼容性有更高的要求,如果有效性不高,将会使得化成环节费时费力1.1.能耗把控能耗把控2.2.测试有效性测试有效性1.1.散热效果一般,功耗大散热效果一般,功耗大2.2.电容量测量不准确电容量测量不准确1.对电芯进行充放电充放电板产生大量的热损耗,温度过高损坏电子元件利用空调和大量风机对充放电板吹风,空调和风机距离充放电板距离较远散热效果一般且空调和风机的功耗大2.对锂电池电容量进行检测,锂电池因自身的电流或电压不同而热量不同锂电池所处的环境温度高低不均且不恒定电容量测量不准确1.1.周转时间长,效率低周转时间长,效率低2.2.搬运过多造成机损搬运过多造成机损1.现有立体仓库出库时,需将

14、同层的托盘都进行周转流出,长度较大同层托盘周转的时间非常长,工作效率较低物流不通畅,出入库效率低下2.搬运过程复杂且频繁,搬运过多容易造成机损,装配过程中容易频繁宕机,故障率较高第 8 页02 模组/PACK段制程痛点难点核核心心痛痛点点引引发发问问题题模组装配的痛点PACK的痛点模组模组/PACK/PACK段段数据来源:锂电池制造工艺控制及潜在问题分析、锂电池智能制造装备标准体系研究、专利检索、大东时代智库(TD)、安永分析1.单体电芯的软件逻辑处理复杂,会耗费大量的时间和成本;电芯太凹会出现压胶面积不足,导致电芯固定失效,长期车辆行驶模组开裂,带来行驶安全风险;电芯太凸出现溢胶,导致设备沾

15、污和消耗人力清胶,残胶诱发蓝膜破损,引起绝缘失效风险2.激光焊接,侧缝焊,BUSBAR焊难度大。特别是模组busbar焊接,在焊接后需要检测焊缝是否存在爆孔、焊渣余高以及测量焊缝的长度、宽度是否达到规格,否则会严重影响焊缝质量1.1.单体电芯,软件逻辑处理复杂,涂胶单体电芯,软件逻辑处理复杂,涂胶2.2.激光焊接,侧缝焊,激光焊接,侧缝焊,BUSBARBUSBAR焊难度大,测试难焊难度大,测试难1.1.自动化率低,自动化率低,50%50%不到不到2.2.换型比较频繁,车型迭代快,电池技术不确定换型比较频繁,车型迭代快,电池技术不确定3.3.技术技术/产品标准化缺乏产品标准化缺乏1.自动化率低,

16、产品单一,产能低,人工产品切换,交付周期长,产线智能化低,产品质量不稳定2.电池技术迭代频繁,需要频繁换型,技术也难以确定,导致PACK成本增加3.下游的锂电池制造工艺尚未统一、市场上锂电池规格型号多种多样,导致设备行业难以实现标准化第 9 页02 锂电池生产关键点数据来源:锂电池制造工艺控制及潜在问题分析、大东时代智库(TD)、安永分析搅拌来料浆料的粘度、来料浆料的粘度、固含量、杂质无法固含量、杂质无法在线获取在线获取能耗难以控制能耗难以控制涂布涂布颗粒、杂质、粉尘、成分数颗粒、杂质、粉尘、成分数据在线获取,无法优化质量据在线获取,无法优化质量水含量过高水含量过高真空干燥真空干燥出现粉尘和毛

17、刺出现粉尘和毛刺制芯制芯立体仓库立体仓库自动化率低,自动化率低,50%50%不到不到搅拌不均匀搅拌不均匀湿度高效控制湿度高效控制与电池性能的与电池性能的定量对应管理定量对应管理散热效果一散热效果一般,功耗大般,功耗大精度、毛刺、缺精度、毛刺、缺陷的在线检测陷的在线检测辊压压分条条膜区和箔区延膜区和箔区延展不一致展不一致辊面平整性控制性控制电芯中转电芯中转损坏损坏搬运过多造搬运过多造成机损成机损化成测试有效性测试有效性能耗把控能耗把控分容分容电容量测量电容量测量不准确不准确周转时间长,周转时间长,效率低效率低激光焊接,侧缝激光焊接,侧缝焊,焊,BUSBARBUSBAR焊难焊难度大,测试难度大,测

18、试难单体电芯,软单体电芯,软件逻辑处理复件逻辑处理复杂,涂胶杂,涂胶装配装配搅拌过程中有杂质混入搅拌过程中有杂质混入输出质量的全额表征:输出质量的全额表征:干燥度、极片空隙率、干燥度、极片空隙率、涂布尺度在线反馈控制涂布尺度在线反馈控制难以把握难以把握组装工艺参数组装工艺参数的在线控制、的在线控制、制造模型优化制造模型优化搬运过多造搬运过多造成机损成机损模组装配模组装配PACKPACK换型比较频繁,换型比较频繁,车迭代,电池车迭代,电池技术不确定技术不确定技术技术/产品标产品标准化缺乏准化缺乏第 10 页01 锂电池生产仿真技术解解决决的的问问题题应应用用的的场场景景1.建立涂布机基材部件及装

19、配几何模型2.建立涂布浆料材料属性3.创建分析部,及输出结果设定4.创建接触特性及参考约束5.划分网格6.创建载荷及边界条件7.创建分析任务、提交、及后处理搅拌涂布1.搅拌槽模型的建立2.对搅拌罐内的流场分布情况进行固液两相混合三维模拟3.分析流场的速度,固相体积浓度等分布情况4.对锂电池负极浆料进行搅拌混合实验,并考察不同工艺参数对混合浆料的粘度、固含量以及极片表面形貌的影响辊压1.构建微观至介观尺度下的轧辊、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型2.根据预设的辊压参数,基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型,进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真,得到电池极片辊压仿真结果数据来源:西门子、

20、全面多层次锂电池仿真解决方案、锂离子电池挤压式涂布研究、大东时代智库(TD)、安永分析全面多层次锂电池仿真解决方案全面多层次锂电池仿真解决方案生产工艺生产工艺第 11 页01 锂电池生产仿真技术(续)解解决决的的问问题题应应用用的的场场景景全面多层次锂电池仿真解决方案全面多层次锂电池仿真解决方案生产工艺生产工艺1.建立注液系统相关参数2.构建注液激活系统模型3.提取流体域,采用 ICEM 对模型进行网格划分4.注液激活系统模拟干燥注液1.基于工业机器人的运动仿真技术进行锂电池全自动干燥2.对锂电池电芯干燥之前,由六轴机器人结合柔性模组进行智能化上料3.干燥过程由闭环控温系统进行智能监测及控制4

21、.干燥完成后由六轴机器人结合柔性模组进行智能化下料,干燥工序实现全程无人化化成1.化成工序的模拟仿真2.根据实际化成车间技术要求,仿真运行化成工艺3.模型运行结束后,根据分析需求导出统计数据,统计各个设备的运行状态(堆垛机)等,寻找系统瓶颈,提高产线效率数据来源:先进仿真技术加速电动汽车动力电池开发、全面多层次锂电池仿真解决方案、专利检索、大东时代智库(TD)、安永分析第 12 页02 锂电设备一体化数据来源:锂电设备龙头企业官网、锂电行业的“减法”之锂电工艺、大东时代智库(TD)、安永分析未来未来 搅拌-涂布-辊压-分条一体机(极片一体机)辊压分切-激光分条-卷绕/叠片一体机 装配一体机涂布

22、-辊压-分条一体机辊压-分条一体机激光切-卷绕/叠片一体机锂电设备一体化锂电设备一体化未来通过简化生产工艺,可以大大缩短锂电的制造周期,降低成本搅拌-涂布-辊压-分条一体机(极片一体机)、辊压分切-激光分条-卷绕/叠片一体机、装配一体机将成为未来的趋势与可能锂电工艺做锂电工艺做“减法减法”1.“刀片电池”方案的出现,通过电芯尺寸维度来达到简化电池包结构的目的2.特斯拉的无溶剂干电池方案,简化了电芯电极的制造工艺一体化极片制造装配段一体化1.串联化成技术已成熟应用;未来的趋势是化成界面可控 和容量预测;最终当电池一致性达到CPK2.0以上,可以取消分容2.当前段工艺可控,容量检测环节可被取消3.

23、通过补锂技术,可实现电芯初始带电,分容检测将可被取消新的技术趋势新的技术趋势宽幅:950-1400mm,辊压压力Max.500T,辊缝间隙0-1.5mm,分条宽度Min.80mm,分条宽度精度0.1mm,辊压分条速度Max.120m/min,分条方式:一切多,圆刀分切产能100m/min,精度也比传统的模切大大提高。1台激光切卷绕一体机=2台模切机+1台传统卷绕机,节省空间和人力成本,还节省了模切到卷绕间的搬运过程,生产安全性提高面密度单面1.2%,双面1.67;100%解决极片边缘裂纹现象,实现24小时不停机。实现减少收缩放卷机构、减少对接AGV投入,用人减少后人工成本降低70%,空间能耗减

24、低75%,还可以减少重复收放卷原材料的损耗,最高可减少50%以上现状现状 涂布-辊压-分条一体机 辊压-分条一体机 激光切-卷绕/叠片一体机第 13 页03 激光技术在各工段广泛应用数据来源:高速激光微加工在新能源锂电池上的应用研究、申万宏源研究、大东时代智库(TD)、安永分析隔膜采用PP/PE膜制成,承担防止短路以及过热时阻隔电池中电流传导的功能锂离子电池极片经过浆料涂敷、干燥、辊压之后,形成集流体及两面涂层的三层复合结构极耳是电池正负极引出的金属导电体,充放电时会和外界接触极耳切割成型极耳切割成型极片分切极片分切隔膜分切隔膜分切隔膜卷料经分切工序分割成符合要求的规格尺寸和品质要求的卷料激光

25、在极片上切割出正负极耳极耳对齐度、尺寸、粉尘毛刺等将引起自放电或者短路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。切割对象切割对象切割工艺切割工艺激光切割优势激光切割优势未来展望激光切割在动力电池领域的应用激光切割在动力电池领域的应用无耗材、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利用激光束照射电池极片,使极片迅速形成孔洞,光束移动使孔洞连续形成切缝激光切割具有生

26、产效率高,工艺稳定性好的特点隔离膜是有机化合物构成,采用激光切割效果良好第 14 页03 激光技术在各工段广泛应用(续)数据来源:高速激光微加工在新能源锂电池上的应用研究、申万宏源研究、大东时代智库(TD)、安永分析 作用:作用:紫铜具有优良的塑性、导电性、导热性、耐蚀性、良好的工艺性能 应用领域:应用领域:紫铜的焊接主要是钎焊、气焊、手工电弧焊、TIG焊激光切割在汽车铝壳锂电池行业的应用激光切割在汽车铝壳锂电池行业的应用焊接部位材料激光焊接在汽车铝壳锂电池行业的应用激光焊接在汽车铝壳锂电池行业的应用电池外形焊接方式铝合金紫铜方形拼接焊叠焊焊接部位防爆阀极柱软连接壳体封口注液孔模组 作用:作用

27、:重量轻,韧性好,强度高,使用铝合金可提高其加工速度并极大地降低热输入,从而可提高生产效率,改善焊接质量 应用领域:应用领域:通过脉冲或连续激光束实现第 15 页03 激光技术在各工段广泛应用(续)数据来源:高速激光微加工在新能源锂电池上的应用研究、申万宏源研究、大东时代智库(TD)、安永分析后处理Pack模组转接片焊接机(极柱焊接)激光设备主要应用于前端制片、中段焊接以及后段模组pack环节第一工序段第二工序段第三工序段极片制作电芯组装浆料搅拌极片涂布极片辊压极片分切制片防爆阀焊接卷绕/叠片转接片焊接电芯入壳外壳顶盖焊注液化成注液口封装分容测试分档搅拌机涂布机辊压机分条机全自动极耳焊接制片机

28、、激光极耳成型制片机连续激光焊接、复合焊接卷绕机、叠片机转接片激光焊接机入壳预焊机顶盖焊接机(满焊)注液机化成柜密封钉焊接机分容柜电池测试设备、分档机未来的应用领域三维振镜飞行焊接顶盖侧焊负极削薄区的清洗现状第 16 页04 视觉技术在各工段广泛应用数据来源:新视智科、大东时代智库(TD)、安永分析现状现状组装组装制芯制芯制片制片搅拌涂布辊压分切电芯入壳焊接烘干注液后处理(化成、分容检测等)模组PACK未来未来五金切激光切叠片卷绕封口及清洗尺寸测量3D视觉检测和视觉引导位置归正纠偏闭环控制对齐度检测外观瑕疵检测涂布、辊压、分切、五金模切/激光切、叠片/卷绕、入壳焊接、PACK等环节整线视觉检测

29、方案检测智能化检测智能化稳定性强稳定性强方案齐全方案齐全数据智能数据智能准确率高准确率高部署快速部署快速视觉检测点第 17 页04 视觉技术在各工段广泛应用(续)未来:未来:3D+AI 3D+AI 视觉视觉+AMR+AMR(Autonomous Mobile RobotAutonomous Mobile Robot)PackPack段段二工段二工段一工段一工段正极上料正极合浆正极辊压预分切配对(针对2JR)热压hipotOCV2二次注液正极激光切分切连接片焊接负极烘烤三工段三工段负极上料负极合浆负极涂布负极辊压涂布对齐度及质量CCD检测辊压质量CCD检测及厚度测量负极预分切分条CCD检测横切尺

30、寸CCD检测负极激光切分切横切尺寸CCD检测X-ray焊接质量CCD检测裁片叠片对位及包膜CCD检测隔膜隔膜外观检测合芯折极耳极耳CCD检测包Mylar包膜CCD检测入壳预焊(hipot)焊接测量顶盖焊接CCD焊接检测一次氦检常温静置1高温静置2化成复投负压化成常温静置1一次注液(hipot)电池外观检测真空烘烤X-ray电池外观检测密封钉焊接CCD焊接检测一次氦检分容常温静置2OCV3常温静置3OCV4DCR分选入库电池外观检测OCV1电芯外观检测贴胶、注胶包膜外观检测焊连接片3D焊接检测OCV2电气特性及气密性检测外观检测电池模组外观检测包装入库正极涂布质量检测外观检测数据来源:新视智科、

31、大东时代智库(TD)、安永分析第 18 页05 环保节能的应用数据来源:浅谈铁锂离子电池节能减排应用思路、锂离子动力电池低能耗低污染生产集成控制技术研究、大东时代智库(TD)、安永分析6030002030KWh年份现状:现状:2010-2030年生产1Wh锂电池能源消耗趋势:平稳下降未来节能技术未来节能技术对于锂电池能源消耗的趋势预估:生产1KWh锂电池需要的能源消耗由2010年的50KWh平稳下降到2030年的30kWh以下,在节能技术的应用下,未来的锂电生产所需能源消耗将会得到大幅降低。生产趋向低污染低能耗化生产趋向低污染低能耗化1.1.搅拌阶段提高固容量比例,涂布阶

32、段采用余热利用及循环送风,干电极搅拌阶段提高固容量比例,涂布阶段采用余热利用及循环送风,干电极技术技术搅拌及涂布阶段搅拌及涂布阶段2.2.未来单转轮低露点除湿空调的发展方向会从两个方面迭代进步:制冷系未来单转轮低露点除湿空调的发展方向会从两个方面迭代进步:制冷系统的优化和新型除湿转轮在除湿材料方面的创新统的优化和新型除湿转轮在除湿材料方面的创新除湿空调系统除湿空调系统3.3.高频开关电高频开关电通过通过高频工作,开关频率一般控制在高频工作,开关频率一般控制在5050-100kHz100kHz范围内,实现范围内,实现高效率高效率高频高频PWMPWM双向开关电源模式双向开关电源模式电池浆料中含有黏

33、结剂和溶剂,具有一定的毒性,控制不当会产生污染。涂布机会产生高温NMP废气,因此搅拌和涂布阶段是锂电生产重大污染环节,未来将会在这两个阶段进行工艺改进,从而走向低污染低能耗化锂电池生产用除湿空调系统伴随着锂电池大规模生产,带来的一系列产业变化与产业升级,也将更新换代采用高频PWM双向开关电源模式,将电池放电电能回馈电网,在国内最早研发成功馈网式电池化成、分容充、放电自动检测电源第 19 页06 生产高速化数据来源:锂电设备企业官网、申万宏源-锂电设备行业跟踪点评、大东时代智库(TD)、安永分析各生产环节效率对比各生产环节效率对比生产环节生产环节效率效率现状现状未来(五年内)未来(五年内)制浆年

34、产能6-9GWh/正负极各一条生产线固含量:80%耗时:0.5-1.5H年产能8-10GWh/正负极各一条生产线固含量:85%耗时:0.4-1.2H涂布底涂速度:200-300m/min有效涂宽:700mm-900mm-1200mm底涂速度:220-350m/min有效涂宽:800mm-1000mm-1400mm辊压速度:100m/min轧辊温差:1.5速度:120m/min轧辊温差:1.2卷绕速度:3-3.5m/s速度:3.5-4m/s烘烤烘烤时间:60min烘烤时间:30min分容化成加温速度:35分钟(2590,首次冷启动)压力精度:0.5%F.S.加温速度:30分钟(2590,首次冷启

35、动)压力精度:0.3%F.S.全球锂电池产业正在发生深刻变革,动力电池性能、品质竞争升维带动新装备、新工艺迭代加快锂电生产锂电生产高速化将会是未来的发展趋势在制浆环节,循环高效制浆工艺、双螺杆制浆工艺已经启动传统的双行星制浆工艺的替代,新一代制浆工艺大幅提升制浆效率的同时,解决传统制浆系统浆料不稳定、能耗高、污染、占地面积大等难题在涂布环节,双面涂布、双面同时干燥工艺也在逐步替代传统的折返式双层涂布机结构设计,前者的优势在于,可显著提升电池循环、容量、自放电、内阻等性能,提升干燥质量,节约设备成本和运行成本,节省安装空间在辊压工序,辊压分切一体机兼具电池极片轧制和分切功能,正在代替原有轧制和分

36、切工序由两台独立设备完成的传统生产方式,在保障电池极片轧制与分切高精度和高一致性的基础上,显著提升电池极片的生产效率在卷绕工序,卷绕机工艺向更高效、兼容电芯尺寸范围大、精度更高方向演进。激光模切卷绕一体机应用规模也在不断扩大在电芯烘烤环节,接触式极速高真空烘烤设备也开始获得越来越多电池企业青睐,其优势在于,可大幅缩短烘烤时间,提高烘烤效率,降低生产能耗在化成分容工序,高压联化成分容新技术也应运而生。采用该技术可将多电池串联起来,采用一个电流通道对多个电池进行检测,与并联设备比能提高化成或分容产品的一致性,显著提高能效第 20 页07 传感技术的应用数据来源:股票分析报告、锂电设备官网、大东时代

37、智库(TD)、安永分析搅拌涂布涂布卷绕立体仓库立体仓库材料材料处理处理辊压分条辊压分条焊接真空真空干燥干燥制芯制芯化成分容分容模组及模组及Pack位移传感器快速涂覆后立即计算涂层厚度。可在干燥流程前实现调整,从而最大限度减少残次品通过色标传感器准确检测到极耳或事先设置的颜色标记,从而准确地对极片进行切割或计数色标传感器纠偏传感器纠偏传感器对上料极片过程进行检测,将检测位置结果反馈到纠偏控制器,以达到及时进行纠偏的效果,对传感器的稳定性和精度都有极高的要求磁性传感器运用于气缸模组上限位,磁性传感器检测气缸位置,从而进行气缸位置控制光电传感器在正负极材料和隔膜卷绕成小电芯单体后,需贴上胶带,防止电

38、芯松动或偏移,通过方型光电检测电芯卷料到位,从而发出信号,进行下一步贴胶操作对有机挥发组分进行检测的仪器,用于微量VOC挥发检测光纤传感器光纤传感器在极片和隔膜中,光纤传感器检测极片是否正常上料;可根据现场安装条件及机械运作需求匹配对应的圆柱型、区域矩阵型、平板支架型等类型光纤进行应用方案制定温度传感器温度传感器通过温度传感器得到锂动力电池的冷却开启温度点、限制功率温度点、停止输出温度点、极端热事件温度点电路湿度传感器环境湿度必须控制在一定范围内,以保证它们的正常工作,提高工作效率及可靠性槽型传感器设备运动机构复杂,F/T/R/L/K等多种外观的槽型传感器被普遍应用在设备多个工位上,进行运动机

39、构模组的定位限位等位置控制温度传感器温度传感器材料处理中控制电池生产的温度纠偏传感器温度传感器温度传感器湿度传感器锂电制程整线均会运用锂电制程分段中会运用PID光离子化传感器第 21 页08 全流程生产数字化数据来源:动力电池数字化车间蓝图、大东时代智库(TD)、安永分析动力电池行业数字化工厂动力电池行业数字化工厂产线车间仿真(成熟)产线车间仿真(成熟)详细排产详细排产/工工单执行(单执行(APSAPS)产品质量管产品质量管理(理(QMSQMS)产品产品BOMBOM管理管理(ERPERP)生产统计生产统计分析(分析(BIBI)物流批次追踪物流批次追踪(条码条码/RFID/RFID)设备管理设备

40、管理(EMSEMS)数据数据采集采集数据持数据持久存储久存储应用应用服务服务MESMES制造执行系统制造执行系统客户客户端表端表示示关系数据库实时数据库极片制造(极片制造(CPSCPS)电芯制造(电芯制造(CPSCPS)电池电池PACKPACK(CPSCPS)LESLES产线管理系统(未来需要重点发展)产线管理系统(未来需要重点发展)上位机、上位机、PLCPLC、SCADASCADA合合浆浆涂涂布布碾碾压压制制片片烘烘烤烤组组装装注注液液化成化成老化老化分分选选模模组组PACPACK K导管导管测试测试成成品品除湿设备除湿设备除尘设备除尘设备净化设备净化设备真空设备真空设备氮气设备氮气设备电力

41、设备电力设备辅助设备辅助设备动力电池材料供应商(动力电池材料供应商(SRMSRM)应用层应用层生生产产管管理理层层生生产产控控制制层层现现场场设设备备层层第 22 页数据来源:动力电池数字化车间蓝图、大东时代智库(TD)、安永分析锂电池生产无人化工锂电池生产无人化工厂级别厂级别L0L0L1L1L2L2(已实现)(已实现)L3L3(3 3年内需要突破)年内需要突破)L4L4(1010年内需要突破)年内需要突破)规划级单机自动化规划级单机自动化规范级工序自动化规范级工序自动化集成级信息贯通化集成级信息贯通化优化级制造智能化优化级制造智能化引领级黑灯工厂引领级黑灯工厂信息传递(PDM)手动输入固定程

42、序物料传递信息程序模块化一键下达一键下达控制语言化控制语言化一键下达程序自适应一键下达透明工厂机器操作人操作监控机器人启动机器单元集控单元集控监管运行监管运行单元集控自治运行待机一键启动质量监控人监控质量自动检测质量自动判断质量自动判断质量质量全闭环质量免检设备运维事后维修预测性维护健康管理健康管理机器学习运维健康运维制造安全管控人监控质量安全自诊断安全监控安全监控安全预警闭环安全全闭环物料传送人工上下物料辅料人工废料人工物料自动辅料人工废料单机收集物料带信息流物料带信息流辅料人工回收辅料人工回收废料集中处理废料集中处理辅料人工回收废料自动处理物料黑箱进出08 全流程生产数字化(续)第 23

43、页09 AI数据分析的应用数据来源:动力电池数字化车间蓝图、大东时代智库(TD)、安永分析通过计算模拟、仿真机器生产过程中材料、极片变形、张力、摩擦、阻尼的规律,在设备开发过程提供机器光学优化、机械精度优化、综合修正方案,达到提高制造合格率和生产效率的目的。达到提高制造合格率和生产效率的目的。来料检测来料检测控制误差模型控制误差模型实际卷绕机实际卷绕机组装组装过程过程误差补偿误差补偿基于电芯产品性能的大数据闭环(未来需要重点发展)基于电芯产品性能的大数据闭环(未来需要重点发展)工艺、工序质量学习闭环(已实现)工艺、工序质量学习闭环(已实现)机器内部多参数实时闭环(已实现)机器内部多参数实时闭环

44、(已实现)第 24 页09 AI数据分析的应用(续)设备、物料、系统互联互通,大于设备、物料、系统互联互通,大于35003500个质量数据监控点个质量数据监控点(未来需要发展未来需要发展)锂电制造工业的闭环思想锂电制造工业的闭环思想数据、学习、建模、闭环、优化数据、学习、建模、闭环、优化基于二维码基于二维码IDID(BarcodeBarcode)双向追溯系统)双向追溯系统(已实现已实现)IQC极片制造电芯制造电池 packOQC尺寸成分组成杂质颗粒材料颗粒性粘度固含量厚度尺寸湿度厚度尺寸湿度张力对齐度J/R尺寸湿度连接强度电流电压容量内阻温度尺寸电流电压内阻自放电电压内阻放电可靠安全极片FME

45、A电芯FMEA电池包FMEA电池制造大数据分析与闭环电池制造大数据分析与闭环数据来源:动力电池数字化车间蓝图、大东时代智库(TD)、安永分析第 25 页10 聚合物固态/固态电池工艺数据来源:固态锂电池的制备工艺分析、国海证券、大东时代智库(TD)、安永分析固态锂电池的制备工艺固态锂电池的制备工艺 差距较小 主要是电解质中间层制备的区别制备方法制备方法制备特点制备特点与液态电池与液态电池的工艺区别的工艺区别 堆叠串联工艺要求较高传统涂传统涂布工艺布工艺双极电双极电池工艺池工艺半固态半固态/固态电池未来发展固态电池未来发展趋势:干电极技术、热复合技术、智能制造:干电极技术、热复合技术、智能制造A

46、hAh级制级制备工艺备工艺BolloreBollore挤出法制挤出法制备工艺备工艺 将多层正极-电解质-负极组成的电池单元进行堆叠串联,制造出高电压的单体电池组 需要控制材料混合比和制备的干燥度,对干燥间的要求较高 混合材料体系和干燥方式的差别 挤出的固体电解质直接热压在正极极片表面 卷绕法制备单体电池包,组装成模组 挤出机的压力、温度和速度需要严格控制 给料的粒径等参数需要严格筛选 使用涂布方法制作固体电解质中间层 电极片和现有的液态电池制备方式类似,兼容现有产线聚合物固态电池制备工艺:德国聚合物固态电池制备工艺:德国RWTH PEMRWTH PEM制备工艺制备工艺生生产产流流程程图图裁剪测

47、试&评级叠放老化接触&打包化成组装过程化成过程封装好的电池电极片的裁切工艺激光裁切单体电芯的拼接过程挤压成型第 26 页基于锂电池的技术和制程有关的独特专业能力,我们可为企业提供投扩产、市场洞察、收并购咨询、人力资源规划等一体化咨询服务,帮助企业快速且稳健的切入锂电池行业安永提供“传统咨询业务安永提供“传统咨询业务/组织赋能资源整合组织赋能资源整合/导入投资”导入投资”市场洞察市场洞察对宏观环境、行业趋势、客户和对宏观环境、行业趋势、客户和对手手等方面进行深入的分析研究,剖析并总结可能对商业模式、业务布商业模式、业务布局、市场进入局、市场进入等方面产生影响的因素,为客户在锂电池行业的投资锂电池

48、行业的投资进行可行性研究可行性研究及解决方案解决方案传统的咨询传统的咨询 “单一性”、“难落地”“单一性”、“难落地”安永提供的咨询服务安永提供的咨询服务 “扶上马”、“送一程”“扶上马”、“送一程”收并购咨询收并购咨询投扩产服务投扩产服务人力资源规划人力资源规划从技术角度,帮助客户进行锂电池材料及设计体系的诊断优化、工厂材料及设计体系的诊断优化、工厂选址及建设规划、选址及建设规划、以及工厂运转工厂运转所需的一系列规划管理服务,全方位帮助客户进行投扩产决策、生产流投扩产决策、生产流程优化程优化结合客户战略发展需要,从最初的收并购策略收并购策略制定,到标的筛选标的筛选,提供财务顾问服务财务顾问服

49、务,进行交易执行交易执行,并提供交易完成后的并购整合服务,并购整合服务,为客户提供一条龙服务,确保并购整合实现预期价值实现预期价值通过人才现状盘点、需求研判、差人才现状盘点、需求研判、差距识别距识别等设计企业人才发展规划蓝图,并针对人才培训展开讲座、实地调研等培训活动培训活动,协助企业完成人才梯队建设人才梯队建设,满足企业战略发展需要VS备注:这里的一站式服务聚焦在以产线投资为核心的一体化服务,围绕锂电池营销、供应链服务可根据客户需求适时增加项目类型单一,覆盖面窄,往往只停留在前端规划阶段只提供标准化咨询服务,不参与后续执行阶段,导致规划与执行脱节基于安永强大的内部服务体系和资源,可以为您提供

50、一站式服务,即横向端到端一体化服务,纵向深度解决方案,陪伴客户成长的每一步第 27 页投扩产服务,尤其是安永咨询独有的服务项目,包括七个维度的技术服务,助力企业投扩产的顶层规划、落地实施技术服务技术服务新厂建设确定工厂总体及车间的布设方针确定工厂总体及车间的总体规划确定工厂总体及车间的详细规划编制施工计划,进行施工和安装仓储物流规划系统简化物流和信息流分离柔性化设计成本与效益平衡生产工艺规划工艺前瞻性设计工艺模拟标准作业程序(SOP)设计材料和设备供应开发供应市场分析寻找潜在供应商供应商考察及评估商务谈判支持新厂选址确定选址长名单建立筛选标准和评估体系对选址短名单进行细化分析项目管理项目风险管

51、理项目时间管理锂电池诊断优化材料体系设计优化失效分析电池管理系统BMS设计分析项目成本管理项目质量管理人力资源管理Page 28职业背景赵女士拥有近20年管理咨询经验赵女士深耕于战略规划、运营及投资领域,专注于为国内外企业提供行业研究、市场进入、投资策略、增长策略、商业尽职调查、并购整合等多方面的咨询服务赵女士专注于为新能源、高端制造业等客户提供一站式咨询服务赵女士拥有丰富的大型上市民营企业、大型国有企业服务经验,并为众多国外知名企业提供咨询服务赵女士曾领导及参与数十个重大项目,获得客户的一致好评在加入安永之前,赵女士任职于一家全球性的风险管理咨询公司和国内领先的会计师事务所教育背景中央财经大

52、学硕士对外经济贸易大学学士赵月赵月大中华区合伙人安永(中国)企业咨询有限公司深圳分公司战略咨询联系电话:139 1015 4955carol- 29Page 29谢谢观看关注安永微信公众号扫描二维码,获取最新资讯。安永|建设更美好的商业世界安永的宗旨是建设更美好的商业世界。我们致力帮助客户、员工及社会各界创造长期价值,同时在资本市场建立信任。在数据及科技赋能下,安永的多元化团队通过鉴证服务,于150多个国家及地区构建信任,并协助企业成长、转型和运营。在审计、咨询、法律、战略、税务与交易的专业服务领域,安永团队对当前最复杂迫切的挑战,提出更好的问题,从而发掘创新的解决方案。安永是指 Ernst&

53、Young Global Limited 的全球组织,加盟该全球组织的各成员机构均为独立的法律实体,各成员机构可单独简称为“安永”。Ernst&Young Global Limited 是注册于英国的一家保证(责任)有限公司,不对外提供任何服务,不拥有其成员机构的任何股权或控制权,亦不担任任何成员机构的总部。请登录 。关于EY-ParthenonEY-Parthenon团队与客户协作,应对各种复杂情况,协助他们重整生态系统,重塑业务组合,重塑自我,实现更美好的未来。借助全球互联与规模,团队着重战略实现协助企业首席执行官制定和实施战略,以在业务转型时更好应对挑战,同时最大程度抓住机遇。EY-Parthenon团队从构想到实施,协助企业促进长期的价值,建设更美好的商业世界。EY-Parthenon是一个品牌,全球各地多家安永成员机构在该品牌下提供战略性咨询服务。如欲了解更多,请访问 安永(中国)企业咨询有限公司。版权所有。APAC no.03015085ED None本材料是为提供一般信息的用途编制,并非旨在成为可依赖的会计、税务、法律或其他专业意见。请向您的顾问获取具体意见。

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