【新能源汽車刀片電池市場調(diào)查報告】

    目前，新能源汽車已成為國家大力推進發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，其中鋰離子動力電池作為新能源汽車的核心部件，也受到了大家的重點關注。2020年3月29日，新能源汽車廠商比亞迪發(fā)布了刀片電池，據(jù)了解，刀片電池的安全性、長壽命、長續(xù)航等特點充分彌補了現(xiàn)有市面上動力電池的劣勢。MIR睿工業(yè)將通過介紹刀片電池的原理、特點以及發(fā)展近況，探尋其中存在的自動化、機器人市場機會。

　　解析刀片電池

　　1. 刀片電池原理

　　目前市場上新能源汽車常用動力電池，主要有三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩大類，刀片電池本質(zhì)上還是磷酸鐵鋰電池。

圖 1 2015-2022 年動力電池裝機量(GWh)

圖 2 新能源汽車常用的動力電池材料

　　所謂刀片電池指的是物理結(jié)構(gòu)上的改變，是因為它的排布方式像是刀片一樣插入電池包內(nèi)。

　　2.刀片電池特點

　　刀片電池是通過對磷酸鐵鋰電池的電池包結(jié)構(gòu)做出創(chuàng)新，從而彌補傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池在續(xù)航能力和能量密度上的劣勢。

　　3.刀片電池開發(fā)近況

　　產(chǎn)能近況

　　目前，比亞迪刀片電池只有一個具有實際產(chǎn)能的生產(chǎn)基地-重慶弗迪電池工廠(比亞迪全資子公司)，比亞迪正將其2GWh產(chǎn)能擴大至2020年年底的12GWh，并計劃將在2021年底前擴大至20GWh。

　　另外，為擴充產(chǎn)能，比亞迪第二座刀片電池工廠也在加快建設。比亞迪投資100億元的湖南省長沙市動力電池生產(chǎn)基地廠房目前已經(jīng)封頂，在2020年10月15日前實現(xiàn)刀片電池生產(chǎn)線設備安裝，首條生產(chǎn)線于12月15日前試產(chǎn)，2021年4月項目一期四條刀片電池生產(chǎn)線將全面投產(chǎn)。

　　除此之外，比亞迪位于貴州省貴陽市的工廠，其刀片電池規(guī)劃產(chǎn)能為10GWh，計劃于2021年7月投產(chǎn)?？傮w來看，到2021年比亞迪刀片電池產(chǎn)能將達到30GWh，約占同期比亞迪動力電池總產(chǎn)能的40%。屆時，比亞迪刀片電池產(chǎn)能不足問題將得到極大緩解。

　　客戶情況

　　刀片電池并非比亞迪的專供產(chǎn)品，許多車企都對刀片電池表現(xiàn)出極大興趣。近日，有消息稱已與比亞迪達成合作的豐田汽車，或也將電池業(yè)務的合作鎖定在了刀片電池。另外有媒體報導，有“1號客戶”高層參觀了弗迪電池工廠刀片電池各生產(chǎn)工序，其中的細節(jié)披露“1號客戶”為百年車企，位居全球最佳品牌100強前列。雖然比亞迪官方并沒有回復此客戶的具體信息，但本質(zhì)上不管是誰選擇比亞迪刀片電池，都是對刀片電池的認可。

圖 3 傳統(tǒng)電池結(jié)構(gòu)與比亞迪刀片電池結(jié)構(gòu)比較

　　4.小結(jié)

　　根據(jù)目前市場情況，短期內(nèi)，三元鋰電池應用仍將繼續(xù)占據(jù)主流，尤其是400公里以上的續(xù)航電動車。長期看來，比亞迪刀片電池將帶來磷酸鐵鋰電池市場份額的增加，未來也將積極拉動自動化市場成長。

　　市場機會分析

　　刀片電池之所以性能出眾，是由于它創(chuàng)新地將電芯做成了又薄又長的"刀片"狀，并且在封裝電池包的過程中取消了電池模組，由電芯直接排列成包。大電芯制造難度高，涉及到輥壓、分切、疊片機的制造精度誤差問題，對效率和良率會帶來很大挑戰(zhàn)，此外刀片電池生產(chǎn)還將會涉及到龐大的產(chǎn)能改造問題。未來，無論是核心設備的改造還是產(chǎn)線的創(chuàng)新，這都將為自動化、機器人市場帶來發(fā)展機會。

　　生產(chǎn)刀片電池最大的難點和亮點，主要集中在配料、涂布、輥壓、疊片、裝配、烘烤、注液、檢測等八大工藝上，下面將重點介紹涂布、輥壓、疊片和檢測工藝中運用　到的自動化設備和自動化產(chǎn)品情況，以及生產(chǎn)工序中運用到的機器人情況。

　　表 1 各類電池性能比較

　　1.涂布工序

　　全自動高速涂布設備，將漿料均勻地涂敷在集流體的表面，通過干燥系統(tǒng)使溶劑定量揮發(fā)，形成均勻的電極片，高速70m/min雙面涂布、最大寬度1300mm、單位面積涂敷重量偏差小于1%、寬度尺寸偏差在0.5mm以內(nèi)。

　　自動化產(chǎn)品配置情況：PLC、HMI、變頻器、伺服、空氣開關、溫控器、繼電器、接觸器、斷路器、氣缸、軸承。

　　2.輥壓工序

　　輥壓機將電極片按照預設的厚度進行輥壓，以得到預設的極片厚度及體積密度。1200mm幅寬的輥壓速度可達120m/min，厚度控制在2μm以內(nèi)，來確保寬尺寸極片厚度的一致性。

　　自動化產(chǎn)品配置情況：PLC、變頻器、伺服、HMI、減壓閥、溢流閥。

　　3.高速疊片

　　目前，疊片工藝采用的是比亞迪完全獨立自主開發(fā)的設備和裁切方案。公差控制在±0.3mm以內(nèi)、單片疊片效率在0.3s/pcs的精度和速度。

　　自動化產(chǎn)品配置情況：PLC、HMI、變頻驅(qū)動器及變頻電機、伺服驅(qū)動器及伺服電機、傳感器、按鈕開關、指示燈。

　　4.檢測系統(tǒng)

　　根據(jù)不同生產(chǎn)工藝，自動將組盤后電池通過滾筒線、提升機或堆垛機送入不同庫位或不同設備，自動完成化成，充放電，分容，自放電等后段的工藝操作。

　　自動化產(chǎn)品配置情況：PLC、HMI、繼電器、接觸器、按鈕開關、指示燈、傳感器。

　　* 相關生產(chǎn)設備的具體產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)，自動化產(chǎn)品的關鍵市場數(shù)據(jù)等信息，請查詢MIR DATABANK數(shù)據(jù)庫。

圖 4 新能源汽車動力電池裝機量占比

　　5. 配套機器人

　　弗迪電池重慶工廠的生產(chǎn)車間內(nèi)，每一條產(chǎn)線都遍布高精度傳感器,并且配備了數(shù)百臺的機器人輔助生產(chǎn)， 做到了高度的自動化、信息化、智能化。

　　配套機器人輔助生產(chǎn)工序：焊接、注液、化成、分容、檢測/分選、清洗、涂膜、上料、包裝等。

　　配套機器人類型：SCARA、四軸機器人、六軸機器人等。

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