淺談鋰電池模組與PACK系列兩大市場形態(tài)

自1990年問世以來，鋰離子電池因其能量密度高、電壓高、環(huán)保、壽命長以及可快速充電等優(yōu)點(diǎn)，深受3C數(shù)碼、動(dòng)力工具等行業(yè)的追捧，特別是對新能源汽車行業(yè)的貢獻(xiàn)尤為突出。作為提供新能源汽車動(dòng)力來源的鋰電池產(chǎn)業(yè)市場潛力巨大，不僅僅是國家戰(zhàn)略發(fā)展的重要一環(huán)，預(yù)計(jì)未來5到10年，其產(chǎn)業(yè)鏈將實(shí)現(xiàn)行業(yè)生態(tài)的自我完善和發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望突破1600億元。

眾所周知，從鋰電池單體電芯到自動(dòng)化模組再到PACK生產(chǎn)線的整個(gè)過程中，組裝線的自動(dòng)化程度是決定產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率的重要因素。近幾年，隨著經(jīng)驗(yàn)的增加和自動(dòng)化集成能力的提升，國內(nèi)高端智能裝備制造企業(yè)在打造動(dòng)力電池全自動(dòng)/ 半自動(dòng)組裝線、自動(dòng)化設(shè)備集成、信息采集與傳輸(MES)、無人化車間軟硬件管理系統(tǒng)等方面大展拳腳并占據(jù)一席之地。

本文將從國內(nèi)電池模組與PACK設(shè)備特點(diǎn)和市場需求出發(fā)，拋磚引玉，淺析當(dāng)前市場形態(tài)。

電池模組

鋰電池模組是由幾顆到數(shù)百顆電池芯經(jīng)由并聯(lián)及串聯(lián)所組成的多個(gè)模組，除了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，再加上電池管理系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)就可組成一個(gè)較完整的鋰電池包系統(tǒng)。一般而言，不管是軟包、方形、圓柱還是18650型電池，模組的自動(dòng)化組裝工藝流程都是從電芯上料開始。來料可以是原供應(yīng)商提供的包裝，也可以是廠家經(jīng)過檢測后統(tǒng)一整理好的專用托盤。上料過程可以是人工操作，也可以通過傳送帶自動(dòng)上料，然后通過機(jī)器人經(jīng)由抓手抓取。上料的同時(shí)還會(huì)進(jìn)行電芯的讀碼(采集單個(gè)電芯的身份數(shù)據(jù)信息)、電芯極性檢測(有無放反方向)、電芯分選及配組，并將不良品剔除。來料通過初檢和分選之后，根據(jù)模組和工藝要求的不同會(huì)分別進(jìn)行諸如激光清潔-涂膠-電芯堆疊-電池盒組裝-極耳裁切整形-模組殼激光焊接-模組激光打碼-打螺絲-模組檢測-連接片激光焊接-BMS系統(tǒng)連接-模組終檢測-模組下料等

鋰電池模組

目前，由于市場上各家汽車廠商的要求不同，幾乎沒有一家的模組和生產(chǎn)工藝是一樣的，而這也對自動(dòng)化產(chǎn)線提出了更多的要求。好的自動(dòng)化生產(chǎn)線除了滿足以上硬件配置和工藝要求以外，還需要重點(diǎn)關(guān)注兼容性和“整線節(jié)拍”。由于模組的不固定，故來料的電芯、殼體、PCB板、連接片等都可能發(fā)生變化，產(chǎn)線的兼容性也就顯得尤其重要。對于當(dāng)前的動(dòng)力電池行業(yè)來說，模組的自動(dòng)化程度要求都比較高，又因其工藝的復(fù)雜程度、工作環(huán)境的要求等，應(yīng)用機(jī)器人和專用設(shè)備的優(yōu)勢顯而易見。

電池PACK

PACK是包裝、封裝、裝配的意思，其工序分為加工、組裝、包裝三大部分。PACK產(chǎn)線一般只需要承擔(dān)兩個(gè)功能：傳送和檢測。目前，各廠家普遍應(yīng)用了半自動(dòng)的PACK組裝產(chǎn)線，主要用于PACK的上線、下線、檢測、廠內(nèi)傳輸和包裝。

其中，AGV小車、助力機(jī)械臂、滾筒線、吊臂等都是簡單而有效的工具。因柔性的線路串接等工作離不開人工的協(xié)助，故半自動(dòng)的PACK是目前各廠家的主流配置。隨著工業(yè)發(fā)展的日新月異，越來越多的客戶要求將PACK和模組的MES系統(tǒng)集成在一起，以便更好的管理和快速的查詢，而這對于系統(tǒng)集成商來說又是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

電池廠商關(guān)注點(diǎn)

去年，工信部出臺的《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》關(guān)于生產(chǎn)規(guī)模和工藝技術(shù)中明確要求“企業(yè)應(yīng)采取工藝先進(jìn)、節(jié)能環(huán)保、安全穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高的生產(chǎn)工藝和設(shè)備”，同時(shí)也要求廠商加快制定動(dòng)力電池的產(chǎn)品性能、編碼、規(guī)格尺寸等一系列標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，國家在推動(dòng)整個(gè)新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展方面的信心和決心。

目前，動(dòng)力電池市場普遍呈現(xiàn)出小批量多品種的市場特性，說明該行業(yè)缺乏統(tǒng)一的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。如若電池缺乏通用性，則無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)，而這無形之中也增加了電池的生產(chǎn)成本。同時(shí)，由于電池的充放電性能指標(biāo)等存在差異，使得充電樁亦呈現(xiàn)多元化和定制化特征，以至于電池生產(chǎn)企業(yè)、系統(tǒng)集成企業(yè)、整車企業(yè)以及電池回收利用企業(yè)都迫切希望進(jìn)一步統(tǒng)一電池規(guī)格尺寸，故動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)的制定實(shí)施宜早不宜遲。

兩大市場形態(tài)

隨著動(dòng)力電池自動(dòng)化組裝工藝的不斷提升以及高端裝備的普及，動(dòng)力電池企業(yè)對它的認(rèn)知度也越來越高。去年，國內(nèi)多家企業(yè)已經(jīng)配置了全自動(dòng)的模組生產(chǎn)線，產(chǎn)能及產(chǎn)品品質(zhì)得到了明顯的擴(kuò)大和提升。

深圳(CIBF2016) 展覽會(huì)上企業(yè)展出的高柔性智能自動(dòng)化電池PACK產(chǎn)線

筆者相信，就市場需求而言，電池模組及PACK生產(chǎn)設(shè)備形態(tài)從目前的小批量多品種到未來的大批量標(biāo)準(zhǔn)化，解決方案的制定將會(huì)是電池廠商關(guān)注的重點(diǎn)，與此同時(shí)，電池企業(yè)選擇自動(dòng)化模組與PACK生產(chǎn)線，不僅僅是為了投資和回報(bào)，更是企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略布局。

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