根據(jù)工信部最新公布的數(shù)據(jù)顯示，2022年上半年，在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的引領(lǐng)和下游旺盛需求的帶動下，中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高速增長，其中，鋰離子電池產(chǎn)品出口同比增長75%。中國鋰電行業(yè)在屹立于世界前列之時，面對激烈的市場競爭，迸發(fā)出勃勃生機(jī)，緊跟動力/儲能產(chǎn)業(yè)頭部企業(yè)的發(fā)展脈動，伺服與運(yùn)動控制行業(yè)也正在為提升國產(chǎn)鋰電池產(chǎn)品的質(zhì)量、安全性以及生產(chǎn)效率做出自己的貢獻(xiàn)。

　　組編/編輯部

　　鋰電廠商加速布局海外動力汽車市場

　　工信部網(wǎng)站8月3日公布的數(shù)據(jù)顯示，2022年上半年，在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的引領(lǐng)和下游旺盛需求的帶動下，中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高速增長。根據(jù)行業(yè)規(guī)范公告企業(yè)信息和行業(yè)協(xié)會測算，上半年全國鋰離子電池產(chǎn)量超過280GWh，同比增長150%，全行業(yè)收入突破4800億元。鋰離子電池環(huán)節(jié)，上半年儲能電池產(chǎn)量達(dá)到32GWh，新能源汽車動力電池裝車量約110GWh(見圖1);鋰離子電池產(chǎn)品出口同比增長75%。

圖1 2022年上半年中鋰離子電池產(chǎn)量分布(資料來源：工信部，單位：GWh)

　　從全球市場來看，8月初市場研究公司SNE Research稱，在前十名中的動力電池廠商中，中國占據(jù)六家，合計(jì)市場份額56%，其中寧德時代市場份額從此前的29%提升至34%(見圖2)。LG新能源、三星SDI和SK On三家韓國電池廠商則占據(jù)26%的綜合市場份額。

圖2 2022年上半年全球動力電池裝機(jī)量TOP10

　　而根據(jù)日本矢野經(jīng)濟(jì)研究所的報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)2022年全球汽車鋰離子電池市場規(guī)模將達(dá)到443GWh，較2021年增長19.4%，其中，純電動汽車用鋰離子電池的市場規(guī)模預(yù)計(jì)將每年增長18.9%，達(dá)到397.3GWh;2030年全球汽車鋰離子電池市場有望達(dá)到1,163GWh，將比2021年增長兩倍。

　　在市場迅猛增長的同時，一批中國鋰電池廠商的“出海”之旅已然開始。7月28日，國軒高科GDR在瑞士證券交易所成功上市，這是自中歐通規(guī)則落地以來瑞士證券交易所GDR基礎(chǔ)發(fā)行規(guī)模最大的公司，此次GDR上市的企業(yè)還有格林美、杉杉股份和科達(dá)制造這幾家鋰電行業(yè)廠商。

　　實(shí)際上，早在2014年，寧德時代就已經(jīng)在德國成立了其首家海外子公司;2017年，寧德時代成立法國子公司;2018年，寧德時代決定在歐洲建立首家海外工廠，總投資18.7億歐元，據(jù)悉，目前德國圖林根州工廠正式獲得了8GWh的電芯生產(chǎn)許可，預(yù)計(jì)于今年年底投后達(dá)到規(guī)劃產(chǎn)能14GWh，其將為寶馬和其他汽車制造商提供服務(wù)。另據(jù)外媒報(bào)道，寧德時代還計(jì)劃投資50億美元，在墨西哥建立一座電池制造廠，為特斯拉和福特汽車供應(yīng)電池。而由于地緣政治的影響，美國市場目前以韓企、日企為主。

　　除了投資建廠之外，通過與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)合作的形式也是當(dāng)前一些企業(yè)采取的“走出去”策略。例如，7月，中創(chuàng)新航海與德國BMZ集團(tuán)達(dá)成戰(zhàn)略合作，按照規(guī)劃，中創(chuàng)新航的創(chuàng)新鋰電池產(chǎn)品將通過BMZ集團(tuán)應(yīng)用在巴士、卡車、農(nóng)機(jī)以及建筑機(jī)械等商用動力系統(tǒng)，加速雙方在全球市場的布局。通過與大眾汽車、印度塔塔汽車等國外企業(yè)之間的合作，國軒高科也計(jì)劃在歐洲、北美、亞洲等海外市場加大動力電池產(chǎn)能建設(shè)和配套產(chǎn)業(yè)建設(shè)，建設(shè)新一代的動力電池生產(chǎn)線，快速實(shí)現(xiàn)海外市場布局。

　　高速鋰電切疊一體機(jī)受到市場青睞

　　同樣地，鋰電設(shè)備行業(yè)近幾年也是風(fēng)起云涌。在對海外市場的開拓方面，今年，先導(dǎo)智能與德國大眾簽訂合作協(xié)議，將為大眾德國薩爾茨吉特工廠提供20GWh鋰電裝備服務(wù)，包括前道輥軋、極片烘烤、中道組裝線整線、注液，電芯烘烤、化成設(shè)備及整線集成總包，并將成為大眾至2030年落地240GWh超級工廠的核心供應(yīng)商。此外，先導(dǎo)智能還與歐洲電池制造商Automotive Cells Company(ACC)簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，將為其14GWh電池工廠提供鋰電裝備及解決方案。

　　另據(jù)悉，四月份，利元亨與北美某動力電池上市企業(yè)簽約新能源智能整線訂單，此訂單為動力電池生產(chǎn)的重要工序裝備，涵蓋激光模切、疊片、激光焊接、高速組裝線、化成分容、模組及智能倉儲等。而2022年贏合科技已獲得了ACC新鋰電設(shè)備訂單，將為其13GWh的法國超級電池工廠提供前段量產(chǎn)設(shè)備;同時這家企業(yè)也獲得了德國大眾的億級訂單，將為其20GWh超級工廠(后續(xù)將擴(kuò)展為40GWh)提供生產(chǎn)鋰電池的核心鋰電設(shè)備及解決方案。

　　在制造工藝方面，近年來，在鋰電池電芯制作上，隨著市場對新能源汽車安全性能更高、續(xù)航里程更長、充電速度更快的需求上升，刀片電池一類的長電芯越來越多地被采用，電芯結(jié)構(gòu)變得狹長，使得卷繞工藝已無法滿足新一代電池的生產(chǎn)要求，疊片工藝逐漸被應(yīng)用于方殼、軟包電池的制造，以適應(yīng)動力電池長薄化、大電芯、大模組的發(fā)展趨勢，疊片工藝也越發(fā)受到市場的青睞，尤其是高速切疊一體機(jī)的簽約量較以往大幅增長，預(yù)計(jì)將成為2022年最為熱銷的鋰電設(shè)備機(jī)型之一。

　　在鋰電池生產(chǎn)技術(shù)迭代上，電芯裝配段的疊片工藝在能量密度、安全性和充放電效率方面均優(yōu)于卷繞工藝，疊片工藝包括極片模切和電芯疊片兩道環(huán)節(jié)，需要使用到模切機(jī)和疊片機(jī)。為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，一體化設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，切疊一體設(shè)備集成制片和疊片功能，在不改變電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)與形態(tài)的前提下，可提升一倍疊片效率，且可減少極片損傷的風(fēng)險(xiǎn)和塵埃產(chǎn)生的數(shù)量，減少多片粘連的情況，提升動力電池生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量水平，降低制造成本，提高電池安全性。

　　以利元亨開發(fā)的高速切疊一體機(jī)為例，其疊片速度已經(jīng)可實(shí)現(xiàn)0.15s/pcs;其中采用的高速疊片工藝是利元亨在傳統(tǒng)疊片工藝上進(jìn)行的創(chuàng)新性變革，極大地提升了生產(chǎn)效率，現(xiàn)階段該工藝已應(yīng)用于方形鋁殼電芯，同時利元亨團(tuán)隊(duì)正在積極開發(fā)整機(jī)0.125s/pcs的超高速疊片工藝，有望從根本上解決疊片工藝的效率問題，甚至比肩卷繞工藝效率。

　　在疊片工藝流程中，一般是采用多工位Z型疊片方式，高速直線電機(jī)取放片，隔膜主動放卷、自動糾偏，凸輪耦合壓刀控制，再根據(jù)電池規(guī)格規(guī)劃隔膜儲料軸和疊片臺/拉膜軸運(yùn)動軌跡，實(shí)現(xiàn)微張力波動，疊片完成后電芯貼膠帶、自動下料、阻抗檢測等。由于工藝較為復(fù)雜且對設(shè)備的要求較高，因此要求用到多重閉環(huán)控制技術(shù)，以確保制片疊片精度，并可以采用智能AI算法技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對疊片過程包覆的全監(jiān)控，通過支持不良極片自動剔除，再次提高疊片設(shè)備的智能化水平。

　　另外，目前市場上還有一種熱復(fù)合疊片設(shè)備，集放卷、沖切、制片、熱復(fù)合、隔膜裁斷、疊片、貼膠、下料等功能于一體，無PET，可平均節(jié)約1千萬米/年/臺，降低生產(chǎn)成本，支持廢片剔除，提高材料利用率，同時各工序均有CCD復(fù)檢，保證電芯良率。

圖3卷繞工藝與疊片工藝電芯對比示意圖

圖4 疊片機(jī)制作流程圖(資料來源：天風(fēng)證劵)

　　AGV安全驅(qū)動，為智慧物流保駕護(hù)航

　　當(dāng)前，鋰電池領(lǐng)域內(nèi)的另一個建設(shè)熱點(diǎn)是打造具備“智慧大腦”的倉儲體系。在新能源產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的背景下，動力電池規(guī)?；a(chǎn)已成必然趨勢，而鋰電正負(fù)極材料供需失衡形成了目前巨大的產(chǎn)業(yè)“缺口”。如何進(jìn)一步提升原材料生產(chǎn)及物流運(yùn)作效率，是鋰電池材料廠商在大量市場需求下亟待攻克的課題，以“智能制造+智慧物流”融合貫通為基礎(chǔ)，建立起驅(qū)動鋰電池材料企業(yè)高效運(yùn)行的現(xiàn)代化倉儲解決方案成為了當(dāng)務(wù)之急。

　　一般而言，鋰電池原材料工廠的倉庫吞吐量較大，某些單個物料的重量高達(dá)800kg以上，若是采用傳統(tǒng)的半自動平庫設(shè)計(jì)，對倉庫面積及人工強(qiáng)度的挑戰(zhàn)極大，也嚴(yán)重影響工廠運(yùn)營管理效率。此外，鋰電正負(fù)極材料廠商，特別是負(fù)極石墨工廠的粉塵污染是不可忽視的一環(huán)，不僅危害人體健康，而且因其具備的導(dǎo)電性能，容易給設(shè)備產(chǎn)線帶來短路、停機(jī)、AGV路線混亂等風(fēng)險(xiǎn)。為此，立體式倉庫設(shè)計(jì)是智能倉儲的首選方案，再輔以AGV配送模塊，從而實(shí)現(xiàn)從原材料入庫、出庫，到半成品存儲與配送、以及成品發(fā)貨的整個過程自動化，有效降低人工成本。

　　自動導(dǎo)航小車AGV(Automated Guided Vehicle)主要用于對物料或設(shè)備的搬運(yùn)、分揀、裝配等，是智能物流體系當(dāng)中最為核心、也是串聯(lián)整廠的自動化設(shè)備，其中的伺服系統(tǒng)更是重中之重，它可以決定整個AGV安全運(yùn)動、智能控制以及自我調(diào)節(jié)的存在，是目前眾多廠商開發(fā)的一個重點(diǎn)。例如，針對重載AGV/AMR這一具有挑戰(zhàn)性的新興市場，博世力士樂成功推出了AM drives伺服系統(tǒng)，它由ACS01系列緊湊型伺服驅(qū)動器和MSC系列經(jīng)濟(jì)型同步伺服電機(jī)結(jié)合而成，系統(tǒng)支持自由切換的多協(xié)議以太網(wǎng)實(shí)時總線通訊接口，高分辨率的23位單/多圈絕對值編碼器，可智能識別電機(jī)的電子銘牌功能，同時兼具節(jié)省空間設(shè)計(jì)和出色性能，可滿足用戶日益提升的成本控制和性能需求。

　　西門子開發(fā)的低壓新型伺服直流驅(qū)動器MICRO-DRIVE PDC，同樣是一款針對AGV應(yīng)用的驅(qū)動器解決方案，采用24/48V直流供電，最大功率1000W，基于PROFINET通信接口，可與西門子PLC控制器無縫連接無需通訊轉(zhuǎn)換模塊;動態(tài)特性優(yōu)越，支持3倍過載，集成能量回饋功能，無需外接制動電阻;支持STO，SS1，SSM，SSL等安全功能，可實(shí)現(xiàn)PLd的安全等級;調(diào)試和維護(hù)方便，帶有旋轉(zhuǎn)測量功能實(shí)現(xiàn)參數(shù)自動優(yōu)化;電機(jī)兼容性高，可以與不同品牌的電機(jī)匹配，實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的控制性能。

　　為了滿足AGV/AMR的應(yīng)用需求，步科自動化也推出了低壓大功率低壓伺服、低壓絕對值伺服電機(jī)和低壓極智超短伺服電機(jī)。其中，大功率低壓伺服的過載能力強(qiáng)，滿足3倍過載設(shè)計(jì)，最大支持3KW伺服電機(jī)，適用于重載AGV場合電機(jī)，動力線直出線設(shè)計(jì)，省去了中間轉(zhuǎn)接環(huán)節(jié)，更加穩(wěn)定可靠。低壓絕對值伺服電機(jī)相對于上一代絕對值電機(jī)優(yōu)化了設(shè)計(jì)，長度更短的同時保留了優(yōu)異的性能，且整體價格更低，有效降低了客戶的采購成本，適用于建筑機(jī)器人、舵輪、AGV頂升等需要記憶位置信息的場合。低壓極智超短伺服電機(jī)采用全新優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，比常規(guī)電機(jī)短20%左右，2.5倍過載能力，小身材、大能量，更小的體積卻不犧牲性能，額定工況下電機(jī)溫升低于60K，適用于移動機(jī)器人輕徑向負(fù)載且連接減速機(jī)的工況場合。

　　結(jié)語：技術(shù)開發(fā)路線競爭激烈

　　毋庸置疑，中國鋰電行業(yè)在蓬勃發(fā)展的同時，也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在外部，日韓企業(yè)緊追不舍，國際局勢動蕩不安，令企業(yè)在前進(jìn)的道路上壓力徒增;而在行業(yè)內(nèi)部，動力/儲能電池的技術(shù)路線仍然在不斷的變化演進(jìn)之中，業(yè)界技術(shù)競爭激烈。

　　具體來看，目前的動力電池市場以三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩種為主，作為磷酸鐵鋰的升級版本，磷酸錳鐵鋰不僅可以繼承其優(yōu)勢，并且能在不采用昂貴金屬的情況下提升其理論能量密度，因此，磷酸錳鐵鋰的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正加速推進(jìn)，據(jù)預(yù)測，到2030年磷酸錳鐵鋰材料在正極材料市場的占比有望提升至30%左右。據(jù)悉，生產(chǎn)磷酸錳鐵鋰電池與生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池的生產(chǎn)設(shè)備變動較小，無需重建產(chǎn)線，這對于在磷酸鐵鋰電池領(lǐng)域有著產(chǎn)能、技術(shù)和客戶優(yōu)勢的企業(yè)來說，在磷酸錳鐵鋰領(lǐng)域?qū)碛幸欢ǖ幕A(chǔ)優(yōu)勢。

　　除此之外，固態(tài)電池、鈉電池、釩電池等一些新的技術(shù)類型，也是值得關(guān)注的行業(yè)發(fā)展動向;還有特斯拉主推的4680圓柱電池，單體圓柱電芯越做越大，直徑從 18 毫米擴(kuò)到 46 毫米，高度從65毫米增加到80毫米，通過提高成組效率，減少空間浪費(fèi)，令到整車?yán)m(xù)航里程可提升16%。身處于上游供應(yīng)鏈之中，伺服與運(yùn)動控制行業(yè)需要配合動力/儲能電池廠商的技術(shù)發(fā)展趨勢，緊跟工藝革新變化，助力中國鋰電設(shè)備實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率和品質(zhì)安全性能。