電芯究竟如何選擇？一文分析電芯繞卷機(jī)和疊片機(jī)的不同工序

卷繞和疊片，如孿生兄弟爭斗，市場決定生死。

中國新能源汽車市場，據(jù)營銷預(yù)測，未來5年將保持40%的復(fù)合增長率，到2022年年銷量約300萬臺。增長原因是政策目標(biāo)支持，車輛電池品質(zhì)提升，消費(fèi)者接受程度增強(qiáng)，由此可推導(dǎo)出企業(yè)發(fā)展將由政策導(dǎo)向轉(zhuǎn)為市場產(chǎn)品驅(qū)動。

市場產(chǎn)品驅(qū)動，意味著消費(fèi)者能真正作為顧客，用性價(jià)比的眼光，來衡量新能源汽車值不值得買。經(jīng)實(shí)地調(diào)研，客戶選購新能源汽車主要顧慮是電池的續(xù)航里程、使用壽命、安全性，也包含充電樁分布的完善性、充電時(shí)長、二手轉(zhuǎn)賣保值率、流通渠道、售后服務(wù)等。

直白說，電池對新能源汽車而言，如同心臟，其性能與成本直接決定銷量。

電池中應(yīng)用最廣泛的鋰離子動力電池，其性能與工藝、制造設(shè)備密切相關(guān)。尤其是核心工序卷繞與疊片涉及到的，對量產(chǎn)成本有剛性約束。

本文將從卷繞和疊片兩種工藝的工藝、設(shè)備特點(diǎn)、整車開發(fā)平臺進(jìn)行分析，評估。

01 卷繞與疊片工藝

卷繞工藝中，極片隔膜制成電芯后，兩側(cè)邊緣位置的電極存在較大曲率，在充放電的過程中，易變形和扭曲，會導(dǎo)致電池性能下降，甚至有安全隱患。此外電芯放電過程中，兩側(cè)電流分布不均，電壓極化較大，放電電壓不穩(wěn)。

疊片工藝過程繁瑣，主要是極片與隔膜裁切成片。但極片分切合格率低，質(zhì)量(斷面、毛刺等)很難保持高度一致性，且對齊精度不夠。

總的來說，卷繞效率高，工藝簡單，但電芯品質(zhì)不如疊片。雖然疊片機(jī)可通過多工位提升效率，然總體上成本依舊高昂，電芯一致性差，在市場上的競爭力還是薄弱些，只能限定一小部分使用。

02 卷繞設(shè)備

卷繞設(shè)備包括正負(fù)極片、隔膜自動放卷，自動除粉塵，正負(fù)極片自動卷繞，粘貼終止膠帶，成品自動下料，預(yù)壓稱重，貼二維碼等模塊。

對電池廠而言，采購設(shè)備最重要的性能指標(biāo)是卷繞線速度、張力波動控制、對齊精度、整機(jī)合格率、時(shí)間稼動率、故障率等。

就當(dāng)下卷繞機(jī)的水平，可實(shí)現(xiàn)線速度3m/s，張力波動控制±5%，對齊精度為±2mm，整機(jī)合格率≥99%，時(shí)間稼動率≥98%，故障率≤1%。

03 疊片設(shè)備

以熱復(fù)合式疊片機(jī)為例，其來料為已切割極耳的卷料。工序是正負(fù)極裁切、熱復(fù)合、疊片、熱壓與四周包膠。

功能是極片隔膜自動放卷、自動糾偏、張力控制、極耳撫平和導(dǎo)向，除塵，極片裁斷和送料、熱復(fù)合、CCD定位和疊片，包膠，稱重貼碼等。

具體流程是正負(fù)極和隔膜卷先由伺服電機(jī)自動放卷，然后經(jīng)張力控制和糾偏，被極片裁切裝置裁切為定長的單片。熱復(fù)合機(jī)構(gòu)將裁切好的正負(fù)單片與雙層隔膜送進(jìn)烘箱內(nèi)預(yù)熱，再用麥拉膜保護(hù)極片和隔膜輸送。結(jié)束后，直接冷壓、裁斷成獨(dú)立疊片單元。

獨(dú)立疊片單元被運(yùn)送至CCD拍照位置，經(jīng)拍照定位后，位置信息會傳送至搬送機(jī)械手。搬送機(jī)械手接收指令，機(jī)械手上的吸盤吸附疊片單元堆疊至疊片臺。堆疊至電芯所需層數(shù)后，直接輸送至熱壓平臺，完成熱壓。

熱壓后電芯進(jìn)入包膠工位進(jìn)行短路測試并四周包膠，隨后稱重并在表面貼碼信息綁定，最終NG自動剔除，合格品則保留。

疊片機(jī)水平目前是電芯整體對齊精度±0.5mm，產(chǎn)品合格率≥99.5%，時(shí)間稼動率≥98%，故障率≤1%，疊片效率(五工位)在4片/s。

04 總結(jié)

疊片機(jī)和卷繞機(jī)都能制備大容量方形電池。從整車開發(fā)平臺而言，未來方形電池的制造，會與車型底盤相匹配。

眼下最受業(yè)內(nèi)關(guān)注的電動車平臺就是大眾MEB平臺，從這一趨勢來看，電池的模組和電芯尺寸都在變大。另外大眾發(fā)布的VDA尺寸電芯已到達(dá)卷針周長的極限，按MEB平臺的電芯尺寸，將來電芯長度還會增加。

如果單從能量密度和續(xù)航里程看，大模組、大電芯的確是趨勢，疊片比卷繞更占優(yōu)勢。可市場比拼的本質(zhì)是價(jià)格，如果疊片設(shè)備能大幅降成本，利潤高過卷繞，取代也許就近在咫尺。

說一千，道一萬，關(guān)鍵問題還是錢。自古巧婦難為無米之炊，疊片看似前途光明，若是成本一直居高不下，即便政策支持鼓勵(lì)，遲早也會被消費(fèi)者拋棄。

請不要抱怨市場無情，只講利益，因?yàn)槠髽I(yè)發(fā)展，最根本的還要靠盈利。