安永-2022鋰電池制程10大技術(shù)趨勢(shì)報(bào)告-2022.11-28正式版

鋰電池制程10大技術(shù)趨勢(shì)Strategyrealized1頁(yè)全球新能源政策翟飚交通行業(yè)是碳排放排Bob名Zhai前三的領(lǐng)域全球新能源政策指引交通行業(yè)減碳大中華區(qū)合伙人戰(zhàn)略咨詢2021年碳排放量行業(yè)分布居民消費(fèi)bob.zhai@加快形成綠色低碳運(yùn)輸方式，確保交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳排放增長(zhǎng)保持在合理區(qū)間。推動(dòng)運(yùn)輸工具裝備低碳轉(zhuǎn)型，10%大力推廣新能源汽車，逐步降低傳統(tǒng)燃油汽車在新車交通21%全電力產(chǎn)銷和汽車保有量中的占比，推動(dòng)城市公共服務(wù)車輛球40%電動(dòng)化替代……——中國(guó)《2030年碳達(dá)峰行動(dòng)方案》29%工業(yè)確保實(shí)現(xiàn)100%清潔能源經(jīng)濟(jì)，并在2050年前達(dá)凈零居民消費(fèi)碳排放，短期使用聯(lián)邦政府的采購(gòu)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零放車輛，并制定嚴(yán)格的新燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)，確保100%新銷售12%電力美31%的輕型/中型車輛實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化，中長(zhǎng)期加快電動(dòng)車的推廣，2030年底之前部署超過(guò)50萬(wàn)個(gè)新的公共充電37%國(guó)網(wǎng)點(diǎn)……交通20%——美國(guó)《清潔能源革命和環(huán)境計(jì)劃》工業(yè)加速汽車電動(dòng)化進(jìn)程、增加高速鐵路的交通運(yùn)載量、20%電力規(guī)模推廣自動(dòng)化交通裝備、推動(dòng)零排放船舶進(jìn)入市場(chǎng)、29%部署更多共享自行車基礎(chǔ)設(shè)施等，最終構(gòu)建一個(gè)清潔居民消費(fèi)歐電力的多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)體系。力爭(zhēng)2050年交通領(lǐng)域的碳排盟放在2020年水平上減少90%工業(yè)31%20%——?dú)W盟《可持續(xù)與智能交通戰(zhàn)略》交通交通工業(yè)居民消費(fèi)

鋰電池的發(fā)展緊密關(guān)系國(guó)家能源安全大力推動(dòng)鋰電池、電化學(xué)儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等新能源領(lǐng)域重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備的發(fā)展，逐步降低對(duì)石油的依賴，探索出一條可持續(xù)能源安全路徑是全球諸多國(guó)家的重要戰(zhàn)略方向20122021增長(zhǎng)全球電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)＜120x20模（GW）全球鋰電池市場(chǎng)出貨量＜40562x14（GWh）全球新能源汽車銷量＜15653x44（萬(wàn)輛）數(shù)據(jù)來(lái)源：CarbonMonitor、EVTank、方正證券、國(guó)信證券、公開(kāi)資料、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第2頁(yè)全球鋰電池市場(chǎng)規(guī)模翟飚全球及歐美鋰電Bob池Zhai市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)大中華區(qū)合伙人戰(zhàn)略咨詢

鋰電池的增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于新能源汽車和儲(chǔ)能進(jìn)入快車道bob.zhai@全球及歐美鋰電池市場(chǎng)需求量（單位：GWh）4,7359231210

驅(qū)動(dòng)力1：新能源汽車多國(guó)宣布2050/2060實(shí)現(xiàn)“碳中和”，新能源汽車作為減碳環(huán)節(jié)重要一環(huán)，多國(guó)發(fā)布相關(guān)政策推動(dòng)零排放的新能源汽車發(fā)展，行業(yè)迎來(lái)蓬勃發(fā)展窗口期

全球及歐美新能源汽車銷量13,773（單位：萬(wàn)輛）6371,9191,3641,611美國(guó)1,281266217979646歐洲16153865310359309419其他2202021 2022預(yù)計(jì)2023預(yù)計(jì)2024預(yù)計(jì)2025預(yù)計(jì)2030預(yù)計(jì)1,5159601,20627776555020446187145385462593182022021 2022預(yù)計(jì)2023預(yù)計(jì)2024預(yù)計(jì)2025預(yù)計(jì)2030預(yù)計(jì)美國(guó)歐洲其他注：1.此處新能源汽車銷量只包含BEV、PHEV、EREV車型的銷量

驅(qū)動(dòng)力2：儲(chǔ)能在雙碳目標(biāo)下，可再生能源戰(zhàn)略地位凸顯，儲(chǔ)能作為支撐可再生能源發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)正迎來(lái)曙光，儲(chǔ)能電池市場(chǎng)預(yù)期未來(lái)將呈爆發(fā)式增長(zhǎng)

全球及歐美電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模（單位：GW）3589948美國(guó)83133歐洲335239其他202516161010132021 2022預(yù)計(jì)2023預(yù)計(jì)2024預(yù)計(jì)2025預(yù)計(jì)2030預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源：LMCAutomotive、EVTank、浙商證券、彭博新能源金融、智研咨詢、公開(kāi)信息、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第3頁(yè)中日韓以外的建設(shè)鋰電池產(chǎn)能的挑戰(zhàn)與瓶頸中日韓外，全球其他區(qū)域鋰電池發(fā)展遲緩 主要面臨缺乏技術(shù)基礎(chǔ)、產(chǎn)業(yè)鏈支撐、核心人才及建設(shè)經(jīng)驗(yàn)四大挑戰(zhàn)全球動(dòng)力電池裝機(jī)量排行榜及占比GWh，%，2021

挑戰(zhàn)1：缺乏技術(shù)基礎(chǔ) 挑戰(zhàn)2：缺乏產(chǎn)業(yè)鏈支撐所屬國(guó)家廠商裝機(jī)量占比中國(guó)公司A96.732.6%韓國(guó)公司B60.220.3%日本公司C36.112.2%中國(guó)公司D26.38.8%韓國(guó)公司E16.75.6%

例1：歐洲在電芯主要構(gòu)件，如正負(fù)極材料、電解液和隔膜的技術(shù)儲(chǔ)備上落后亞洲多年例2：印度、東南亞等國(guó)缺乏本土大型領(lǐng)軍企業(yè)及相關(guān)技術(shù)積淀….

例1：美國(guó)電池正負(fù)極材料、電解液、電池隔膜等原材料均依賴海外加工進(jìn)口例2：歐洲礦產(chǎn)資源缺乏，電解液、隔膜供應(yīng)由亞洲生產(chǎn)商主導(dǎo)….韓國(guó)公司F13.24.5%中國(guó)公司G7.92.7%中國(guó)公司H6.42.1%4.2中國(guó)公司I1.4%3.1中國(guó)公司J1.0%26.0其他8.8%合計(jì)296.8100%

挑戰(zhàn)3：缺乏核心人才挑戰(zhàn)4：缺乏建設(shè)經(jīng)驗(yàn)例1：北美制造業(yè)熟練工程師缺乏，例1：美國(guó)制造業(yè)空心化使生產(chǎn)成本高需引入技術(shù)人才，成本較高昂，A123曾試圖將產(chǎn)線回遷但虧損嚴(yán)重，例2：歐洲整體勞動(dòng)力不足，需要從最終被中企收購(gòu)告終亞洲引入人才，但勞工簽證申請(qǐng)流程例2：歐洲在集成、調(diào)校、標(biāo)定、成本較為復(fù)雜控制等方面缺乏系統(tǒng)方法論支撐….….數(shù)據(jù)來(lái)源：案頭研究、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第4頁(yè)極片段制程痛點(diǎn)難點(diǎn)極片段攪拌的痛點(diǎn)涂布的痛點(diǎn)輥壓分條的痛點(diǎn)核1.能耗高心1.攪拌不均勻痛2.顆粒、雜質(zhì)、粉塵、成分在線數(shù)據(jù)缺乏2.來(lái)料漿料的粘度、固含量、雜質(zhì)在線數(shù)據(jù)缺1.膜區(qū)和箔區(qū)延展不一致點(diǎn)乏2.厚度一致性難以把控3.攪拌過(guò)程中有雜質(zhì)混入3.輸出質(zhì)量的全額表征在線反饋控制難以把握1.攪拌不均勻→電池內(nèi)部材料分布偏差→降1.涂布機(jī)目前單位能耗2.3~3KWh/Wh1.膜區(qū)和箔區(qū)延展不一致，產(chǎn)生弧高/波浪邊，低電池容量、增大電池內(nèi)阻，減少電池的2.來(lái)料漿料的粘度、固含量、雜質(zhì)無(wú)法在線獲導(dǎo)致斷帶引循環(huán)壽命→引發(fā)安全問(wèn)題取，涂布不均勻，影響涂布質(zhì)量2.厚度一致性差，當(dāng)電流密度不同時(shí)，極易發(fā)2.顆粒、雜質(zhì)、粉塵、成分在線數(shù)據(jù)缺乏，3.輸出質(zhì)量的全額表征：干燥度、極片空隙率、引起枝晶鋰的析出，對(duì)電芯性能不利。電問(wèn)涂布尺度在線反饋控制難以把握，次品率高池極化嚴(yán)重，影響電芯容量題無(wú)法優(yōu)化質(zhì)量攪拌中雜質(zhì)混入→雜質(zhì)刺穿隔膜→電池內(nèi)短路，自放電異常，降低電池壽命→安全問(wèn)題數(shù)據(jù)來(lái)源：《鋰電池制造工藝控制及潛在問(wèn)題分析》、《鋰電池智能制造裝備標(biāo)準(zhǔn)體系研究》、專利檢索、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第5頁(yè)裝配段制程痛點(diǎn)難點(diǎn)裝配段真空干燥的痛點(diǎn)制芯的痛點(diǎn)裝配的痛點(diǎn)核心1.水含量過(guò)高1.出現(xiàn)粉塵和毛刺1.搬運(yùn)過(guò)多造成機(jī)損痛2.濕度高效控制與電池性能的定量對(duì)應(yīng)管理2.精度、毛刺、缺陷的在線檢測(cè)2.電芯中轉(zhuǎn)損壞點(diǎn)3.組裝工藝參數(shù)的在線控制、制造模型優(yōu)化1.水分含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢、品質(zhì)下降，1.切片產(chǎn)生毛刺和粉塵→電池短路→電池安1.裝配設(shè)備在搬運(yùn)過(guò)多之后容易造成機(jī)損甚至產(chǎn)品爆炸全隱患2.裝配完成的鋰電池需在裝配機(jī)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行引2.空氣濕度過(guò)高，鋰電池會(huì)吸收空氣中的水2.對(duì)于電芯有關(guān)精度、毛刺、缺陷檢測(cè)不到取拿→損壞裝配機(jī)構(gòu)并且容易損壞電芯，發(fā)分，其內(nèi)部濕度也會(huì)相應(yīng)增加。充電后，位，影響芯片的質(zhì)量成本較高問(wèn)水分會(huì)分解，電池內(nèi)部壓力高。同時(shí)，在3.組裝工藝參數(shù)的在線控制、制造模型優(yōu)化題電解液注入過(guò)程中，容易造成鼓殼，影響如果管理不當(dāng)，會(huì)影響組裝的效率和質(zhì)量厚度和SEI膜，不完全形成等等數(shù)據(jù)來(lái)源：《鋰電池制造工藝控制及潛在問(wèn)題分析》、《鋰電池智能制造裝備標(biāo)準(zhǔn)體系研究》、專利檢索、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第6頁(yè)分容化成段制程痛點(diǎn)難點(diǎn)分容化成段化成的痛點(diǎn)分容的痛點(diǎn)立體倉(cāng)庫(kù)的痛點(diǎn)核心1.能耗把控1.散熱效果一般，功耗大痛1.周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，效率低點(diǎn)2.測(cè)試有效性2.電容量測(cè)量不準(zhǔn)確2.搬運(yùn)過(guò)多造成機(jī)損1.電極的烘干過(guò)程和電池生產(chǎn)過(guò)程中干燥間的1.對(duì)電芯進(jìn)行充放電→充放電板產(chǎn)生大量的1.現(xiàn)有立體倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)時(shí)，需將同層的托盤都進(jìn)干燥機(jī)組運(yùn)行成本使得能耗較高熱損耗，溫度過(guò)高→損壞電子元件→利用行周轉(zhuǎn)流出，長(zhǎng)度較大→同層托盤周轉(zhuǎn)的時(shí)引2.電芯種類繁多、型號(hào)差別大，對(duì)于化成分容空調(diào)和大量風(fēng)機(jī)對(duì)充放電板吹風(fēng)，空調(diào)和間非常長(zhǎng)，工作效率較低→物流不通暢，出發(fā)測(cè)試設(shè)備的有效性和兼容性有更高的要求，風(fēng)機(jī)距離充放電板距離較遠(yuǎn)→散熱效果一入庫(kù)效率低下問(wèn)題如果有效性不高，將會(huì)使得化成環(huán)節(jié)費(fèi)時(shí)費(fèi)般且空調(diào)和風(fēng)機(jī)的功耗大2.搬運(yùn)過(guò)程復(fù)雜且頻繁，搬運(yùn)過(guò)多容易造成機(jī)力2.對(duì)鋰電池電容量進(jìn)行檢測(cè)，鋰電池因自身?yè)p，裝配過(guò)程中容易頻繁宕機(jī)，故障率較高的電流或電壓不同而熱量不同→鋰電池所處的環(huán)境溫度高低不均且不恒定→電容量測(cè)量不準(zhǔn)確數(shù)據(jù)來(lái)源：《鋰電池制造工藝控制及潛在問(wèn)題分析》、《鋰電池智能制造裝備標(biāo)準(zhǔn)體系研究》、專利檢索、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第7頁(yè)模組/PACK段制程痛點(diǎn)難點(diǎn)模組/PACK段模組裝配的痛點(diǎn)PACK的痛點(diǎn)核心痛1.單體電芯，軟件邏輯處理復(fù)雜，涂膠點(diǎn)2.激光焊接，側(cè)縫焊，BUSBAR焊難度大，測(cè)試難單體電芯的軟件邏輯處理復(fù)雜，會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間和成本；電芯太凹會(huì)出現(xiàn)壓膠面積不足，導(dǎo)致電芯固定失效，長(zhǎng)期車輛行駛模組開(kāi)裂，帶來(lái)行駛安全風(fēng)險(xiǎn)；電芯太凸出現(xiàn)溢膠，導(dǎo)致設(shè)備沾污發(fā)和消耗人力清膠，殘膠誘發(fā)藍(lán)膜破損，引起絕緣失效風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)2.激光焊接，側(cè)縫焊，BUSBAR焊難度大。特別是模組busbar焊接，題在焊接后需要檢測(cè)焊縫是否存在爆孔、焊渣余高以及測(cè)量焊縫的長(zhǎng)度、寬度是否達(dá)到規(guī)格，否則會(huì)嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量

自動(dòng)化率低，50%不到換型比較頻繁，車型迭代快，電池技術(shù)不確定技術(shù)/產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化缺乏自動(dòng)化率低，產(chǎn)品單一，產(chǎn)能低，人工產(chǎn)品切換，交付周期長(zhǎng)，產(chǎn)線智能化低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定電池技術(shù)迭代頻繁，需要頻繁換型，技術(shù)也難以確定，導(dǎo)致PACK成本增加下游的鋰電池制造工藝尚未統(tǒng)一、市場(chǎng)上鋰電池規(guī)格型號(hào)多種多樣，導(dǎo)致設(shè)備行業(yè)難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)來(lái)源：《鋰電池制造工藝控制及潛在問(wèn)題分析》、《鋰電池智能制造裝備標(biāo)準(zhǔn)體系研究》、專利檢索、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第8頁(yè)鋰電池生產(chǎn)關(guān)鍵點(diǎn)膜區(qū)和箔區(qū)延測(cè)試有效性周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，效率低攪拌不均勻展不一致精度、毛刺、缺陷的在線檢測(cè)顆粒、雜質(zhì)、粉塵、成分?jǐn)?shù)搬運(yùn)過(guò)多造據(jù)在線獲取，無(wú)法優(yōu)化質(zhì)量成機(jī)損輥面平整性控制攪拌過(guò)程中有雜質(zhì)混入出現(xiàn)粉塵和毛刺能耗把控

自動(dòng)化率低，50%不到換型比較頻繁，車迭代，電池技術(shù)不確定技術(shù)/產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化缺乏攪拌涂布輥壓分條真空干燥制芯裝配化成分容立體倉(cāng)庫(kù)模組裝配PACK能耗難以控制來(lái)料漿料的粘度、固含量、雜質(zhì)無(wú)法在線獲取輸出質(zhì)量的全額表征：干燥度、極片空隙率、涂布尺度在線反饋控制難以把握

水含量過(guò)高濕度高效控制與電池性能的定量對(duì)應(yīng)管理

搬運(yùn)過(guò)多造成機(jī)損組裝工藝參數(shù)的在線控制、制造模型優(yōu)化電芯中轉(zhuǎn)損壞

散熱效果一單體電芯，軟般，功耗大件邏輯處理復(fù)雜，涂膠電容量測(cè)量不準(zhǔn)確激光焊接，側(cè)縫焊，BUSBAR焊難度大，測(cè)試難數(shù)據(jù)來(lái)源：《鋰電池制造工藝控制及潛在問(wèn)題分析》、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第9頁(yè)鋰電池生產(chǎn)仿真技術(shù)全面多層次鋰電池仿真解決方案——生產(chǎn)工藝攪拌涂布輥壓1.攪拌槽模型的建立2.對(duì)攪拌罐內(nèi)的流場(chǎng)分布情況進(jìn)行固液兩相混合三維模擬決的 3.分析流場(chǎng)的速度，固相體積濃度等分布情況問(wèn) 4.對(duì)鋰電池負(fù)極漿料進(jìn)行攪拌混合實(shí)驗(yàn)，并考題 察不同工藝參數(shù)對(duì)混合漿料的粘度、固含量以及極片表面形貌的影響應(yīng)用的場(chǎng)景

建立涂布機(jī)基材部件及裝配幾何模型建立涂布漿料材料屬性創(chuàng)建分析部，及輸出結(jié)果設(shè)定創(chuàng)建接觸特性及參考約束劃分網(wǎng)格創(chuàng)建載荷及邊界條件創(chuàng)建分析任務(wù)、提交、及后處理

構(gòu)建微觀至介觀尺度下的軋輥、涂覆材料和電池極片的粗粒化粒子模型根據(jù)預(yù)設(shè)的輥壓參數(shù)，基于輥輪、涂覆材料和電池極片的粗粒化粒子模型，進(jìn)行電池極片輥壓的分子動(dòng)力學(xué)模擬仿真，得到電池極片輥壓仿真結(jié)果數(shù)據(jù)來(lái)源：西門子、《全面多層次鋰電池仿真解決方案》、《鋰離子電池?cái)D壓式涂布研究》、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第10頁(yè)鋰電池生產(chǎn)仿真技術(shù)（續(xù)）全面多層次鋰電池仿真解決方案——生產(chǎn)工藝干燥注液化成1.基于工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)進(jìn)行鋰電池1.建立注液系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)1.化成工序的模擬仿真解全自動(dòng)干燥2.構(gòu)建注液激活系統(tǒng)模型2.根據(jù)實(shí)際化成車間技術(shù)要求，仿真運(yùn)行化成2.對(duì)鋰電池電芯干燥之前，由六軸機(jī)器人結(jié)合決3.提取流體域，采用ICEM對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分工藝柔性模組進(jìn)行智能化上料的3.模型運(yùn)行結(jié)束后，根據(jù)分析需求導(dǎo)出統(tǒng)計(jì)數(shù)3.干燥過(guò)程由閉環(huán)控溫系統(tǒng)進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)及控4.注液激活系統(tǒng)模擬問(wèn)據(jù)，統(tǒng)計(jì)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（堆垛機(jī)）等，制題尋找系統(tǒng)瓶頸，提高產(chǎn)線效率干燥完成后由六軸機(jī)器人結(jié)合柔性模組進(jìn)行智能化下料，干燥工序?qū)崿F(xiàn)全程無(wú)人化應(yīng)用的場(chǎng)景數(shù)據(jù)來(lái)源：《先進(jìn)仿真技術(shù)加速電動(dòng)汽車動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)》、《全面多層次鋰電池仿真解決方案》、專利檢索、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第11頁(yè)鋰電設(shè)備一體化現(xiàn)狀涂布-輥壓-分條一體機(jī)輥壓-分條一體機(jī)激光切-卷繞/疊片一體機(jī)鋰電設(shè)備一體化

未來(lái)攪拌-涂布-輥壓-分條一體機(jī)（極片一體機(jī)）輥壓分切-激光分條-卷繞/疊片一體機(jī)裝配一體機(jī)涂布-輥壓-分條一體機(jī)面密度單面<±1.2%，雙面<±1.0%，CPK>1.67；100%解決極片邊緣裂紋現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不停機(jī)。實(shí)現(xiàn)減少收縮放卷機(jī)構(gòu)、減少對(duì)接AGV投入，用人減少后人工成本降低70%，空間能耗減低75%，還可以減少重復(fù)收放卷原材料的損耗，最高可減少50%以上

輥壓-分條一體機(jī)寬幅：950-1400mm，輥壓壓力Max.500T,輥縫間隙0-1.5mm，分條寬度Min.80mm,分條寬度精度±0.1mm，輥壓分條速度Max.120m/min,分條方式：一切多，圓刀分切

激光切-卷繞/疊片一體機(jī)產(chǎn)能≥100m/min，精度也比傳統(tǒng)的模切大大提高。1臺(tái)激光切卷繞一體機(jī)=2臺(tái)模切機(jī)+1臺(tái)傳統(tǒng)卷繞機(jī)，節(jié)省空間和人力成本，還節(jié)省了模切到卷繞間的搬運(yùn)過(guò)程，生產(chǎn)安全性提高

鋰電工藝做“減法” 新的技術(shù)趨勢(shì)極片制造裝配段1.串聯(lián)化成技術(shù)已成熟應(yīng)用；未來(lái)的一體化趨勢(shì)是化成界面可控和容量預(yù)測(cè)；一體化最終當(dāng)電池一致性達(dá)到CPK2.0以上，可以取消分容1.“刀片電池”方案的出現(xiàn)，通過(guò)電芯2.當(dāng)前段工藝可控，容量檢測(cè)環(huán)節(jié)可被取消尺寸維度來(lái)達(dá)到簡(jiǎn)化電池包結(jié)構(gòu)的3.通過(guò)補(bǔ)鋰技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)電芯初始帶目的電，分容檢測(cè)將可被取消2.特斯拉的無(wú)溶劑干電池方案，簡(jiǎn)化了電芯電極的制造工藝? 未來(lái)通過(guò)簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，可以大大縮短鋰電的制造周期，降低成本? 攪拌-涂布-輥壓-分條一體機(jī)（極片一體機(jī)）、輥壓分切-激光分條-卷繞/疊片一體機(jī)、裝配一體機(jī)將成為未來(lái)的趨勢(shì)與可能數(shù)據(jù)來(lái)源：鋰電設(shè)備龍頭企業(yè)官網(wǎng)、《鋰電行業(yè)的“減法”之鋰電工藝》、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第12頁(yè)激光技術(shù)在各工段廣泛應(yīng)用極耳切割成型極片分切

隔膜分切切割對(duì)象切割工藝激光切割優(yōu)勢(shì)未來(lái)展望

極耳是電池正負(fù)極引出的金屬導(dǎo)電體，充放電時(shí)會(huì)和外界接觸激光在極片上切割出正負(fù)極耳極耳對(duì)齊度、尺寸、粉塵毛刺等將引起自放電或者短路無(wú)耗材、速度快、切割質(zhì)量穩(wěn)定設(shè)計(jì)靈活性高，適用于不同種類和規(guī)格的電池

鋰離子電池極片經(jīng)過(guò)漿料涂敷、干燥、輥壓之后，形成集流體及兩面涂層的三層復(fù)合結(jié)構(gòu)利用激光束照射電池極片，使極片迅速形成孔洞，光束移動(dòng)使孔洞連續(xù)形成切縫激光切割具有生產(chǎn)效率高，工藝穩(wěn)定性好的特點(diǎn)

?隔膜采用PP/PE膜制成，承擔(dān)防止短路以及過(guò)熱時(shí)阻隔電池中電流傳導(dǎo)的功能?隔膜卷料經(jīng)分切工序分割成符合要求的規(guī)格尺寸和品質(zhì)要求的卷料?隔離膜是有機(jī)化合物構(gòu)成，采用激光切割效果良好?整體來(lái)看目前極耳切割的技術(shù)趨勢(shì)是切割速度越來(lái)越快，切割質(zhì)量要?jiǎng)恿﹄姵匦阅懿粩嗵嵘贡其囯娫O(shè)備智能制造升級(jí)，對(duì)激光器在光電轉(zhuǎn)換效率和節(jié)能減耗方面提出更高的要求。激光切割在動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用

求越來(lái)越高。此外，正極涂覆層材料成分與密度變化、非金屬材料夾心結(jié)構(gòu)等新設(shè)計(jì)對(duì)切割工藝的要求也越來(lái)越高數(shù)據(jù)來(lái)源：《高速激光微加工在新能源鋰電池上的應(yīng)用研究》、申萬(wàn)宏源研究、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析第13頁(yè)激光技術(shù)在各工段廣泛應(yīng)用（續(xù)）激光切割在汽車鋁殼鋰電池行業(yè)的應(yīng)用激光焊接在汽車鋁殼鋰電池行業(yè)的應(yīng)用焊接部位材料電池外形方形?作用：紫銅具有優(yōu)良的鋁合金紫銅塑性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性、良好的工藝性?作用：重量輕，韌性能?應(yīng)用領(lǐng)域：紫銅的焊接好，強(qiáng)度高，使用鋁主要是釬焊、氣焊、手合金可提高其加工速工電弧焊、TIG焊度并極大地降低熱輸入，從而可提高生產(chǎn)效率，改善焊接質(zhì)量焊接部位?應(yīng)用領(lǐng)域：通過(guò)脈沖或連續(xù)激光束實(shí)現(xiàn)

焊接方式拼接焊 疊焊防爆閥極柱軟連接殼體封口注液孔模組數(shù)據(jù)來(lái)源：《高速激光微加工在新能源鋰電池上的應(yīng)用研究》、申萬(wàn)宏源研究、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析第14頁(yè)激光技術(shù)在各工段廣泛應(yīng)用（續(xù)）激光設(shè)備主要應(yīng)用于前端制片、中段焊接以及后段模組pack環(huán)節(jié)漿料攪拌攪拌機(jī)第一工序段極片涂布涂布機(jī)極片極片輥壓輥壓機(jī)制極片分切分條機(jī)作未來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域制片全自動(dòng)極耳焊接制片機(jī)、激光極耳成型制片機(jī)防爆閥焊接連續(xù)激光焊接、復(fù)合焊接第二工序段卷繞/疊片卷繞機(jī)、疊片機(jī)三維振鏡飛行焊接轉(zhuǎn)接片焊接轉(zhuǎn)接片激光焊接機(jī)電電芯入殼入殼預(yù)焊機(jī)現(xiàn)狀頂蓋側(cè)焊芯外殼頂蓋焊頂蓋焊接機(jī)（滿焊）組裝注液注液機(jī)負(fù)極削薄區(qū)的清洗化成化成柜注液口封裝密封釘焊接機(jī)第三工序段分容分容柜后測(cè)試分檔電池測(cè)試設(shè)備、分檔機(jī)處理Pack模組轉(zhuǎn)接片焊接機(jī)（極柱焊接）數(shù)據(jù)來(lái)源：《高速激光微加工在新能源鋰電池上的應(yīng)用研究》、申萬(wàn)宏源研究、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第15頁(yè)視覺(jué)技術(shù)在各工段廣泛應(yīng)用現(xiàn)狀未來(lái)制片攪拌涂布輥壓分切五金切激光切疊片烘干注液封口及制芯入殼焊接卷繞電芯清洗組裝后處理（化成、分容檢測(cè)等）模組PACK

涂布、輥壓、分切、五金模切/激光切、疊片/卷繞、入殼焊接、PACK等環(huán)節(jié)整線視覺(jué)檢測(cè)方案檢測(cè)智能化方案齊全準(zhǔn)確率高

穩(wěn)定性強(qiáng)對(duì)齊度檢測(cè)尺寸測(cè)量3D視覺(jué)檢測(cè)和視覺(jué)引導(dǎo)位置歸正糾偏閉環(huán)控制視覺(jué)檢測(cè)點(diǎn)外觀瑕疵檢測(cè)

部署快速

數(shù)據(jù)智能數(shù)據(jù)來(lái)源：新視智科、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第16頁(yè)視覺(jué)技術(shù)在各工段廣泛應(yīng)用（續(xù)）未來(lái)： 3D+AI 視覺(jué)+AMR（AutonomousMobileRobot）涂布對(duì)正極正極正極一工段上料合漿涂布齊度及質(zhì)量CCD負(fù)極負(fù)極負(fù)極檢測(cè)上料合漿涂布焊接質(zhì)量CCD檢測(cè)連接片焊接配對(duì)X-ray二工段（針對(duì)2JR）輥壓質(zhì)量正極輥壓預(yù)分切CCD檢測(cè)及厚度測(cè)量負(fù)極輥壓對(duì)位及包膜CCD檢測(cè)熱壓hipot裁片＋疊片

橫切尺寸 正極激光CCD檢測(cè) 切分切負(fù)極烘負(fù)極預(yù)分條CCD橫切尺寸負(fù)極激光烤分切檢測(cè)CCD檢測(cè)切分切隔膜外隔膜觀檢測(cè)合芯折極耳 極耳CCD檢測(cè) 包Mylar常溫靜置1高溫靜置2化成復(fù)投

入殼預(yù)焊包膜CCD檢測(cè)焊接測(cè)量頂蓋焊接CCD焊接檢一次氦檢X-ray（hipot）測(cè)負(fù)壓化成常溫靜置1一次注液電池外觀真空烘烤（hipot）檢測(cè)電池外CCD焊接三工段OCV2二次注液密封釘焊接一次氦檢分容常溫靜置2OCV3觀檢測(cè)檢測(cè)電池外觀檢測(cè)入庫(kù)分選DCROCV4常溫靜置3PackOCV1電芯外貼膠、包膜外焊連接片3D焊接OCV2電氣特性及外觀電池模組包裝段觀檢測(cè)注膠觀檢測(cè)檢測(cè)氣密性檢測(cè)檢測(cè)外觀檢測(cè)入庫(kù)

質(zhì)量檢測(cè)外觀檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源：新視智科、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第17頁(yè)環(huán)保節(jié)能的應(yīng)用現(xiàn)狀：2010-2030年生產(chǎn)1Wh鋰電池能源消耗趨勢(shì)：平穩(wěn)下降KWh6045301502010 2020 2030 年份對(duì)于鋰電池能源消耗的趨勢(shì)預(yù)估：生產(chǎn)1KWh鋰電池需要的能源消耗由2010年的50KWh平穩(wěn)下降到2030年的30kWh以下，在節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用下，未來(lái)的鋰電生產(chǎn)所需能源消耗將會(huì)得到大幅降低。

未來(lái)節(jié)能技術(shù)生產(chǎn)趨向低污染低能耗化攪拌及涂布階段攪拌階段提高固容量比例，涂布階段采用余熱利用及循環(huán)送風(fēng)，干電極技術(shù)電池漿料中含有黏結(jié)劑和溶劑，具有一定的毒性，控制不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生污染。涂布機(jī)會(huì)產(chǎn)生高溫NMP廢氣，因此攪拌和涂布階段是鋰電生產(chǎn)重大污染環(huán)節(jié)，未來(lái)將會(huì)在這兩個(gè)階段進(jìn)行工藝改進(jìn)，從而走向低污染低能耗化除濕空調(diào)系統(tǒng)未來(lái)單轉(zhuǎn)輪低露點(diǎn)除濕空調(diào)的發(fā)展方向會(huì)從兩個(gè)方面迭代進(jìn)步：制冷系統(tǒng)的優(yōu)化和新型除濕轉(zhuǎn)輪在除濕材料方面的創(chuàng)新鋰電池生產(chǎn)用除濕空調(diào)系統(tǒng)伴隨著鋰電池大規(guī)模生產(chǎn)，帶來(lái)的一系列產(chǎn)業(yè)變化與產(chǎn)業(yè)升級(jí)，也將更新?lián)Q代高頻PWM雙向開(kāi)關(guān)電源模式高頻開(kāi)關(guān)電通過(guò)高頻工作，開(kāi)關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)高效率采用高頻PWM雙向開(kāi)關(guān)電源模式，將電池放電電能回饋電網(wǎng)，在國(guó)內(nèi)最早研發(fā)成功饋網(wǎng)式電池化成、分容充、放電自動(dòng)檢測(cè)電源數(shù)據(jù)來(lái)源：《淺談鐵鋰離子電池節(jié)能減排應(yīng)用思路》、《鋰離子動(dòng)力電池低能耗低污染生產(chǎn)集成控制技術(shù)研究》、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第18頁(yè)生產(chǎn)高速化各生產(chǎn)環(huán)節(jié)效率對(duì)比生產(chǎn)環(huán)節(jié)效率現(xiàn)狀未來(lái)（五年內(nèi)）年產(chǎn)能6-9GWh/正負(fù)極各一年產(chǎn)能8-10GWh/正負(fù)極制漿條生產(chǎn)線各一條生產(chǎn)線固含量：80%固含量：85%耗時(shí)：0.5-1.5H耗時(shí)：0.4-1.2H底涂速度：200-300m/min底涂速度：220-350m/min涂布有效涂寬：700mm-900mm-有效涂寬：800mm-1200mm1000mm-1400mm輥壓速度：100m/min速度：120m/min軋輥溫差：±1.5℃軋輥溫差：±1.2℃卷繞速度：3-3.5m/s速度：3.5-4m/s烘烤烘烤時(shí)間：60min烘烤時(shí)間：30min加溫速度：35分鐘加溫速度：30分鐘(25℃~90℃，首次冷啟分容化成(25℃~90℃，首次冷啟動(dòng))壓力精度：0.5%F.S.動(dòng))壓力精度：0.3%F.S.

鋰電生產(chǎn)高速化將會(huì)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)全球鋰電池產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生深刻變革，動(dòng)力電池性能、品質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)升維帶動(dòng)新裝備、新工藝迭代加快在制漿環(huán)節(jié)，循環(huán)高效制漿工藝、雙螺桿制漿工藝已經(jīng)啟動(dòng)傳統(tǒng)的雙行星制漿工藝的替代，新一代制漿工藝大幅提升制漿效率的同時(shí)，解決傳統(tǒng)制漿系統(tǒng)漿料不穩(wěn)定、能耗高、污染、占地面積大等難題在涂布環(huán)節(jié)，雙面涂布、雙面同時(shí)干燥工藝也在逐步替代傳統(tǒng)的折返式雙層涂布機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，前者的優(yōu)勢(shì)在于，可顯著提升電池循環(huán)、容量、自放電、內(nèi)阻等性能，提升干燥質(zhì)量，節(jié)約設(shè)備成本和運(yùn)行成本，節(jié)省安裝空間在輥壓工序，輥壓分切一體機(jī)兼具電池極片軋制和分切功能，正在代替原有軋制和分切工序由兩臺(tái)獨(dú)立設(shè)備完成的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，在保障電池極片軋制與分切高精度和高一致性的基礎(chǔ)上，顯著提升電池極片的生產(chǎn)效率在卷繞工序，卷繞機(jī)工藝向更高效、兼容電芯尺寸范圍大、精度更高方向演進(jìn)。激光模切卷繞一體機(jī)應(yīng)用規(guī)模也在不斷擴(kuò)大在電芯烘烤環(huán)節(jié)，接觸式極速高真空烘烤設(shè)備也開(kāi)始獲得越來(lái)越多電池企業(yè)青睞，其優(yōu)勢(shì)在于，可大幅縮短烘烤時(shí)間，提高烘烤效率，降低生產(chǎn)能耗在化成分容工序，高壓聯(lián)化成分容新技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。采用該技術(shù)可將多電池串聯(lián)起來(lái)，采用一個(gè)電流通道對(duì)多個(gè)電池進(jìn)行檢測(cè)，與并聯(lián)設(shè)備比能提高化成或分容產(chǎn)品的一致性，顯著提高能效數(shù)據(jù)來(lái)源：鋰電設(shè)備企業(yè)官網(wǎng)、申萬(wàn)宏源-鋰電設(shè)備行業(yè)跟蹤點(diǎn)評(píng)、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第19頁(yè)傳感技術(shù)的應(yīng)用溫度傳感器材料處理中控位移傳感器制電池生產(chǎn)的溫度快速涂覆后立即計(jì)算涂層厚度?？稍诟稍锪鞒糖皩?shí)現(xiàn)調(diào)整，從而最大限度減少殘次品

鋰電制程整線均會(huì)運(yùn)用鋰電制程分段中會(huì)運(yùn)用色標(biāo)傳感器通過(guò)色標(biāo)傳感器準(zhǔn)確檢測(cè)到極耳或事先設(shè)置的顏色標(biāo)記，從而準(zhǔn)確地對(duì)極片進(jìn)行切割或計(jì)數(shù)

光纖傳感器糾偏傳感器在極片和隔膜中，光纖傳感器檢測(cè)極溫度傳感器片是否正常上料；可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件及機(jī)械運(yùn)作需求匹配對(duì)應(yīng)的圓柱型、區(qū)域矩陣型、平板濕度傳感器支架型等類型光纖進(jìn)行應(yīng)用方案制定

糾偏傳感器糾偏傳感器對(duì)上料極片過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)位置結(jié)果反饋到糾偏控制器，以達(dá)到及時(shí)進(jìn)行糾偏的效果，對(duì)傳感器的穩(wěn)定性和精度都有極高的要求數(shù)據(jù)來(lái)源：股票分析報(bào)告、鋰電設(shè)備官網(wǎng)、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第20頁(yè)全流程生產(chǎn)數(shù)字化動(dòng)力電池行業(yè)數(shù)字化工廠詳細(xì)排產(chǎn)/工物流批次追蹤設(shè)備管理MES制造執(zhí)行系統(tǒng)單執(zhí)行（APS）（條碼/RFID）（EMS）產(chǎn)品質(zhì)量管產(chǎn)品BOM管理生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)持應(yīng)用客戶理（QMS）（ERP）分析（BI）采集久存儲(chǔ)服務(wù)端表示LES產(chǎn)線管理系統(tǒng)（未來(lái)需要重點(diǎn)發(fā)展）極片制造（CPS）電芯制造（CPS）上位機(jī)、PLC、SCADA合涂碾制烘組注化成分漿布?jí)浩狙b液老化選除濕設(shè)備除塵設(shè)備凈化設(shè)備真空設(shè)備氮?dú)庠O(shè)備動(dòng)力電池材料供應(yīng)商（SRM）

產(chǎn)線車間仿真（成熟）關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)電池PACK（CPS）模PAC導(dǎo)管成組K測(cè)試品電力設(shè)備 輔助設(shè)備

應(yīng)用層實(shí)生產(chǎn)時(shí)管數(shù)理?yè)?jù)層庫(kù)生產(chǎn)控制層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)來(lái)源：《動(dòng)力電池?cái)?shù)字化車間藍(lán)圖》、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第21頁(yè)全流程生產(chǎn)數(shù)字化（續(xù)）鋰電池生產(chǎn)無(wú)人化工L0L1L2（已實(shí)現(xiàn)）L3（3年內(nèi)需要突破）L4（10年內(nèi)需要突破）廠級(jí)別規(guī)劃級(jí)單機(jī)自動(dòng)化規(guī)范級(jí)工序自動(dòng)化集成級(jí)信息貫通化優(yōu)化級(jí)制造智能化引領(lǐng)級(jí)黑燈工廠信息傳遞（PDM）手動(dòng)輸入物料傳遞信息一鍵下達(dá)一鍵下達(dá)一鍵下達(dá)固定程序程序模塊化控制語(yǔ)言化程序自適應(yīng)透明工廠機(jī)器操作人操作監(jiān)控機(jī)器人啟動(dòng)機(jī)器單元集控單元集控待機(jī)一鍵啟動(dòng)監(jiān)管運(yùn)行自治運(yùn)行質(zhì)量監(jiān)控人監(jiān)控質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)質(zhì)量自動(dòng)判斷質(zhì)量質(zhì)量全閉環(huán)質(zhì)量免檢設(shè)備運(yùn)維事后維修預(yù)測(cè)性維護(hù)健康管理機(jī)器學(xué)習(xí)運(yùn)維健康運(yùn)維制造安全管控人監(jiān)控質(zhì)量安全自診斷安全監(jiān)控安全預(yù)警閉環(huán)安全全閉環(huán)人工上下物料物料自動(dòng)物料帶信息流輔料人工回收物料傳送輔料人工輔料人工輔料人工回收物料黑箱進(jìn)出廢料自動(dòng)處理廢料人工廢料單機(jī)收集廢料集中處理數(shù)據(jù)來(lái)源：《動(dòng)力電池?cái)?shù)字化車間藍(lán)圖》、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第22頁(yè)AI數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用通過(guò)計(jì)算模擬、仿真機(jī)器生產(chǎn)過(guò)程中材料、極片變形、張力、摩擦、阻尼的規(guī)律，在設(shè)備開(kāi)發(fā)過(guò)程提供機(jī)器光學(xué)優(yōu)化、機(jī)械精度優(yōu)化、綜合修正方案，達(dá)到提高制造合格率和生產(chǎn)效率的目的。來(lái)料檢測(cè)控制誤差模型

實(shí)際卷繞機(jī)誤差補(bǔ)償組裝過(guò)程機(jī)器內(nèi)部多參數(shù)實(shí)時(shí)閉環(huán)（已實(shí)現(xiàn)）工藝、工序質(zhì)量學(xué)習(xí)閉環(huán)（已實(shí)現(xiàn)）基于電芯產(chǎn)品性能的大數(shù)據(jù)閉環(huán)（未來(lái)需要重點(diǎn)發(fā)展）數(shù)據(jù)來(lái)源：《動(dòng)力電池?cái)?shù)字化車間藍(lán)圖》、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第23頁(yè)AI數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用（續(xù)）鋰電制造工業(yè)的閉環(huán)思想——數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)、建模、閉環(huán)、優(yōu)化設(shè)備、物料、系統(tǒng)互聯(lián)互通，大于3500個(gè)質(zhì)量數(shù)據(jù)監(jiān)控點(diǎn)(未來(lái)需要發(fā)展)基于二維碼ID（Barcode）雙向追溯系統(tǒng)(已實(shí)現(xiàn))IQC極片制造電芯制造電池packOQC尺寸粘度厚度張力電流尺寸電壓成分組成固含量對(duì)齊度電壓電流內(nèi)阻尺寸雜質(zhì)厚度J/R尺寸容量電壓放電濕度顆粒尺寸濕度內(nèi)阻內(nèi)阻可靠材料顆粒性濕度連接強(qiáng)度溫度自放電安全極片F(xiàn)MEA電芯FMEA電池包FMEA電池制造大數(shù)據(jù)分析與閉環(huán)數(shù)據(jù)來(lái)源：《動(dòng)力電池?cái)?shù)字化車間藍(lán)圖》、大東時(shí)代智庫(kù)（TD）、安永分析 第24頁(yè)聚合物固態(tài)/固態(tài)電池工藝聚合物固態(tài)電池制備工藝：德國(guó)RWTHPEM制備工藝

固態(tài)鋰電池的制備工藝組裝過(guò)程化成過(guò)程生裁剪測(cè)試&評(píng)級(jí)產(chǎn)流疊放老化程圖接觸&打包化成封裝好的電池電極片的裁切工藝——激光裁切 單體電芯的拼接過(guò)程——擠壓成型

制備方法傳統(tǒng)涂布工藝雙極電池工藝Ah級(jí)制備工藝Bollore擠出法制備工藝

制備特點(diǎn)?使用涂布方法制作固體電解質(zhì)中間層電極片和現(xiàn)有的液態(tài)電池制備方式類似，兼容現(xiàn)有產(chǎn)線將多層正極-電解質(zhì)-負(fù)極組成的電池單元進(jìn)行堆疊串聯(lián)，制造出高電壓的單體電池組需要控制材料混合比和制備的干燥度，對(duì)干燥間的要求較高擠出的固體電解質(zhì)直接熱壓在正極極片表面卷繞法制備單體電池包，組裝成模組

與液態(tài)電池的工藝區(qū)別差距較小主要是電解質(zhì)中間層制備的區(qū)別堆疊串聯(lián)工藝要求較高混合材料體系和干燥方式的差別擠出機(jī)的壓力、溫度和速度需要嚴(yán)格控制給料的粒徑等參數(shù)需要嚴(yán)格篩選半固態(tài)/固態(tài)電池未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)：干電極技術(shù)、熱復(fù)合技術(shù)、