“目前国内外布局大圆柱电池的企业超过50家，全球产能规划在450GWh左右。”近日，在第八届动力电池应用国际峰会(CBIS2023)上，深圳市中基自动化股份有限公司研究院院长王磊博士，作主题为《大圆柱电芯智能装配线关键技术研究进展》的演讲，并分享了上述数据。

图为深圳市中基自动化股份有限公司研究院院长王磊博士演讲

　　王磊表示，今年整个电池行业都让人感受到一定的寒意，实际上目前电池行业处在结构性调整、周期调整的阶段，不管是软包电池、小圆柱电池或者方形电池，整体需求没有像去年或者几年前那么火爆，但是2023年关于大圆柱电池的一系列动态非常多。

　　比如说，今年年初特斯拉宣布扩建其美国内华达州工厂，计划将大圆柱电池年产能提升至100GWh;宝马集团分别与宁德时代、亿纬锂能、远景动力达成大圆柱电池的采购意向;弗迪电池与LG新能源宣布合力打造4680系列电池……

　　大圆柱电池为什么火热?王磊指出，这是因为大圆柱的高体积能量密度、高容量、高倍率性、高安全性、低成本等优势。据业内预测，到2027年全球大圆柱电池市场将达到300GWh的规模。无疑，这对于大圆柱电池设备的生产商是一个重大利好。

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大圆柱带来的新问题

　　大圆柱是相对新型的电池，带来了一系列新的结构，尤其是全极耳结构，但同时也带来一系列制造的问题。

　　“首先是工艺路线的多样化，大圆柱电池工艺相对来说并没有统一，相对比较复杂。”王磊表示。从结构方面来看，大圆柱电池有不同的直径，从42mm到46mm，甚至到60 mm都有;还有不同的高度70mm、80mm、140mm等，需求端非常不一样。

　　除此之外，“还有单通、双通入壳的方式，以及壳体的材料不同等等，会带来电芯成型和封装形式的不一样。”王磊指出，极耳成型是以揉平还是拍平方式实现，或者说超声焊接、激光焊接的需求，要针对不同的结构和材料进行改变。

　　另外，行业周知小圆柱电池目前相对来说18650已经做到了标准化的路线。王磊指出，未来大圆柱电池也要朝着标准化的路线发展，对制造装备提出了极致效率和极致良率的要求，这也是电池装备企业面临的一系列挑战。

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中基解决方案

　　大圆柱电芯装配技术路线，目前整个市面上分为两种，铝壳激光焊接和钢壳滚槽工艺路线。王磊表示，两者的区别是在封口的时候采用激光焊接方式还是滚槽成型方式，后端的注液都一样。两个路线目前来说并没有谁占更多优势，只是针对不同的材料体系和壳体结构做不同的选择。

　　针对这两种路线，深圳中基目前都有成套装备的解决方案，可以实现单线产能最高达350PPM。王磊介绍道，目前单线和双线是行业内的常态，线体是通过一条线实现，或者是多线拼线实现。而他的判断是，发展到最后还是会走单线的路线，因为整个成本更低、效率更高。同时，可以达到多规格兼容以及高焊接的精度和速度。

　　“我们今年7月给行业头部客户交付4680大圆柱电池智能高速装配线，是一个单线产能，120PPM是实际的产能，我们的设计可以达到150PPM的设计产能。”据王磊透露，目前在单线产能方面，国内在量产端能做到120PPM以上的企业并不多。

　　针对大圆柱电池制造对高速的需求，王磊表示，公司后面会做到真正的双量产线到200PPM、300PPM以上，以凸轮、转塔等高效传输传动技术为主。它兼容卧式和立式，产能效率可提升到350PPM，产线的柔性高，模块化设计时间周期短、设备换型成本低、参数优化和调试的难度小。

　　全极耳是大圆柱电池中非常重要的工序，它的成型直接影响着整个电池后续的质量和良率。王磊介绍说，深圳中基基于模拟仿真分析和缺陷表征，对极耳成型进行了优化，并设计了相关的压平结构，开发了预压和压平的工艺，从而提升了压平产品的来料兼容性。同时，还提高了集流盘的焊接良率，解决了在压平过程中常见的隔膜损伤和压平外侧翻边的问题。

　　“揉平以后要进行焊接”，王磊介绍道，中基推出了基于飞行控制的激光焊接工艺和技术，自研高速旋转位置高精度动态补偿算法，大大提高了产线的效率，减少了激光器的应用，降低了产线的成本。同时可以用于集流盘、底壳和穿梭焊接等，焊接速度可以达到600mm/s。

　　上述是解决整个大圆柱电池高速连续焊接的效率问题，而质量问题也很关键。王磊指出，在集流盘和全极耳焊接过程中，焊接控制难度相对比较高，全极耳铜箔、铝箔厚度非常薄，会影响到电芯的质量。针对集流盘焊接工艺，深圳中基开发了相应的焊接工艺，进行的相应验证都得到了比较好的结果。

　　值得注意的是，针对大圆柱电池的双通结构，深圳中基还开发了新型气涨轴的立焊工艺。王磊表示，该工艺能解决铝壳壳体焊接良率的问题，并实现单通道、双通工艺快速成型，为电池成本降低提供了设备保障。

　　除此之外，在大圆柱电池的焊接过程中，全极耳的揉平以及焊接过程中都会带来粉尘，会影响电池的质量。据王磊透露，对于高效除尘技术，深圳中基基于流场模拟分析、管路的状态优化除尘的效果，大幅提升除尘的良率。

　　据介绍，深圳市中基自动化股份有限公司成立于2004年，一直专注于深耕锂电自动化领域。其总部位于深圳，目前在深圳、苏州和武汉设有研发中心，在深圳和襄阳分别建立了制造中心。公司目前涵盖软包、圆柱和方形铝壳等全系列产品，并主要针对中段的自动化组装线以及后段的化成分容，提供相应的解决方案。

　　目前深圳中基有400多项知识产权，研发人员占公司总人数30%以上。公司建立了激光实验室，可以满足行业内激光焊接、清洗等一系列需求。另外，公司还开发了相应的基智云系统，提供数字智能解决方案，包括数字孪生车间、数字生产线以及相应数据的采集、分析的解决方案。