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叠片电芯:锂电池中段核心工艺,两大关键环节龙头梳理

电能配件 2023-1-16 10:42 Au: 能源观察

储能市场的快速爆发驱动叠片电芯需求快速增长。行业机构预计,到2027年采用叠片工艺制造的电池产能将到达845GWh。

电芯组装属于锂电池中段生产环节,其中,卷绕和叠片是焦点。#锂电池#


叠片电芯:锂电池中段焦点工艺,两大关键环节龙头梳理

在锂电池当前三种分歧形态中,圆柱电池仅使用卷绕工艺,软包工艺仅使用叠片工艺,方形电池既可以使用卷绕也可以使用叠片工艺。

叠片指的是将模切工序中制作的单体极片叠成电芯。相较于卷绕,叠片工艺能更好提升电池性能,在能量密度、平安性、循环寿命等方面具有上风。

按照《中国车规级动力高速叠片电池发展利剑皮书》数据,从卷绕到叠片,VDA容量提升约2.5%,在相同体积的电芯设计情况下,叠片电芯的能量密度横跨约5%左右。

叠片电池比卷绕电池空间操纵效率更高:


叠片电芯:锂电池中段焦点工艺,两大关键环节龙头梳理

今朝,主流电池企业均有叠片电池技术线路计划,在方形电池大尺微暇趋势下,叠片工艺有望获得大范围应用。

叠片电池技术线路中,叠片机设备和极片裁切设备两大环节值得关注。

叠片机设备

GGII测算今朝叠片机设备价值量约占锂电池中段设备价值的70%,有望直接管益叠片电池需求爆发。预计到2027年,全球叠片机市场空间约253亿元,未来5年CAGR达35%。

今朝市场上主流叠片机设备线路主要有四种,别离为Z字型叠片机、切叠一体机、热复合叠片机和卷绕一体机。

其中,Z字型叠片机和切叠一体机本质上都属于Z型叠片,今朝在国内应用最普遍。


叠片电芯:锂电池中段焦点工艺,两大关键环节龙头梳理

国内叠片设备主要厂商包括先导智能、利元亨,赢合科技、格林晟、吉阳智能、科瑞技术、海目星、福能东方和比亚迪等。

据各公司官网,今朝先导智能设备稳定切叠速度可达0.45s/pcs(单工位),叠片效率达800PPM;利元亨高速切叠一体机效率可达0.15s/pcs(三工位),正在研发0.125s/pcs的更高速度。

除了行业先进入的设备商外,叠片机环节也涌入了较多新进入者,例如奥特维、博众精工等光伏和3C行业设备商,配合推进叠片设备的国产化与技术变化。

国内主要叠片机设备对照:


叠片电芯:锂电池中段焦点工艺,两大关键环节龙头梳理

资料来源:华安证券

中段叠片工艺的动力电池厂均有较大范围扩产计划,将带动叠片设备需求。

按照GGII 2021年全球动力电池装机量排名前十为宁德时代、比亚迪、LG新能源、松下等,其中结构软包线路的LG新能源、SKI等中段工艺为叠片;长薄化方形线路的比亚迪(刀片)、蜂巢能源(短刀)、中创新航(全极耳叠片电池和One-stop Bettery)也采用叠片工艺,远景动力的部分方形也选用了叠片线路。


叠片电芯:锂电池中段焦点工艺,两大关键环节龙头梳理

极片切割设备

行行查数据显示,叠片工艺相比卷绕工艺,极耳数量增加一倍,叠片工艺需要屡次裁切正负极片(热复合技术工艺),有望带动极耳切割需求量预计上行。

叠片电池通过将极片裁切成特定的外形,通过正负极交替折叠制作。对极片裁切设备要求极高。

裁切模具是锂电池电芯生产进程中不成或缺的产物,直接影响到上游锂电池的生产制造。五金模具作为当前主流裁切设备,有望随着激光裁切设备的技术突破,带来新的增量。

德新走运全资子公司致宏紧密是叠片模具焦点供给商,公司于 2018~2019 年景功为 ALT 和比亚迪新能源研发苹果 手机 L 型电池极片裁切模具、华为 TWS 耳机叠片电池、“刀片电池”裁切刀。

赢合科技的模切机和收卷式模切机采用五金落料模具冲裁极片成型,极片冲裁无毛刺,能够避免毛刺刺穿电池隔膜,造成电池正负极短路,保证了电池的平安性。

骄成超声正在研发的超声波极片裁切设备已形成研发样机,主要集成在高速切叠片一体机内,用于锂电池正极极片裁切。

相比卷绕工艺,叠片技术线路下的极耳数量增加、正负极片裁切量(热复合叠片技术)上行,有望带来激光切割量上行。

激光切割技术可应用于锂电池制造进程中的极耳切割成型、极片分切以及隔膜分切等工序。相比模切,激光切割具有切确度更高、运营本钱较低等上风,有助于电池生产提效降本。

按照GGII,今朝杰普特特殊定制的极片切割脉冲光纤激光器,产线切割效率可达 120m/min,切割毛刺小于 7μm,热影响区小于 50μm,也是市场唯逐一做到无毛刺无热影响的激光器。

叠片技术线路下极片激光切割替换有望加速,极耳和极片切割量有望提升。

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