安永:锂电池制程10大技术趋势
《锂电池制程10大技术趋势》报告显示,在全球“减碳”大势之下,新能源汽车和储能发展加快,促使锂电池需求快速增长。预计到2025年,全球锂电池市场需求量将达到1515GWh,预计2030年全球需求将达到4735GWh,5年复合增长率达到25.6%。
目前全球动力电池装机量排行榜及占比中、日、韩排名靠前,中日韩外全球其他区域锂电池发展迟缓。在锂电池的极片段、装配段、分容化成段、模组/PACK段四大制程上,均存在工艺痛点。比如,极片段的痛点是需要重点解决杂质、均匀、能耗的问题。
该报告列举了解决以上痛点的技术和方法,比如,仿真技术、激光技术、视觉技术、传感技术、全流程生产数字化、AI数据分析等。
比如,仿真技术可以在搅拌阶段建立搅拌槽模型,对搅拌罐内的流场分布情况进行固液两相混合三维模拟,分析流场的速度,固相体积浓度等分布情况,对锂电池负极浆料进行搅拌混合实验,并考 察不同工艺参数对混合浆料的粘度、固含量以及极片表面形貌的影响。
激光技术在极耳切割成型中的优势是无耗材、速度快、切割质量稳定,设计灵活性高,适用于不同种类和规格的电池;在极片分切中的优势是生产效率高,工艺稳定性好;在隔膜分切中的优势是隔离膜是有机化合物构成,采用激光切割效果良好。
视觉技术在制片、制芯、组装环节可实现对齐度检测、3D视觉检测和视觉引导、纠偏闭环控制、外观瑕疵检测、尺寸测量、位置归正等功能。未来在涂布、辊压、分切、五金模切/激光切、叠片/卷绕、入壳焊接、 PACK等环节还会用到整线视觉检测方案,有准确率高等特点。
传感技术方面,湿度传感器、温度传感器、位移传感器、色标传感器等传感器可使用在材料处理、搅拌、辊压分条等各环节,起到提高工作效率及可靠性、最大限度减少残次品等作用。
全流程生产数字化方面,动力电池行业数字化工厂在MES制造执行系统、详细排产/工单执行(APS)、产品BOM管理(ERP)、设备管理(EMS)等LES产线管理系统等管控之下,已经实现一键下达控制语言化、自动判断质量、安全监控等功能。
AI数据分析的应用则通过计算模拟、仿真机器生产过程中材料、极片变形、张力、摩擦、阻尼的规律,在设备开发过程提供机器光学优化、机械精度优化、综合修正方案,达到提高制造合格率和生产效率的目的。
在本次与安永的合作中,各方紧密合作 、发挥所长,做到了优势互补。这次合作充分体现了大东时代智库(TD)扎实过硬的研究能力。大东时代智库(TD)已经与埃森哲、罗兰贝格等知名机构展开合作。
报告内容节选如下: