调研丨逸飞激光:TWh时代 圆柱全极耳渗透率有望持续提升
发布时间:2023-04-10 12:18:27
关键词:锂电池

  电动汽车规模进入千万、亿万辆级别时,动力电池的高标准化、高一致性将是必然趋势。圆柱全极耳电池在标准化、低成本、高安全、高性能等维度的优势已经显露,更适宜进行大规模极致制造与应用,这也是为何特斯拉、宝马、通用、蔚来等车企热衷大圆柱电池的原因。

  当前,全球多数电池厂商都已布局圆柱全极耳电池路线,要实现大圆柱全极耳电池高效率、高合格率、高安全和低成本的大规模制造,重点需要攻克电芯装配段全极耳相关的一系列工艺和技术难题。

  作为精密激光加工智能装备领域的领先企业,武汉逸飞激光股份有限公司(下称“逸飞激光”)自主研发并突破了全极耳集流盘无损成型、集流盘精密激光焊接、高速精密传送、壳盖自动化装配等多项大圆柱全极耳电池核心关键技术,为大圆柱电池产品创新与规模化量产提供了支撑。

调研丨逸飞激光:TWh时代 圆柱全极耳渗透率有望持续提升

  日前,中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会秘书长张雨一行来到逸飞激光,实地调研了解大圆柱全极耳电池规模化量产的进展、逸飞激光全极耳自主创新和大圆柱电池装备能力,并同逸飞激光董事长吴轩、副总经理曹卫斌、市场总监金朝昊等相关负责人进行了深入交流。

调研丨逸飞激光:TWh时代 圆柱全极耳渗透率有望持续提升

  今年3月,宝马集团对外表示,其将在“新世代”车型上全面导入全极耳圆柱电池,并同亿纬锂能、宁德时代、远景动力等中国头部动力电池企业签订超过百亿欧元的电芯采购合同;同月,通用汽车与三星SDI合作,将在北美建设年产30GWh动力电池项目,主要生产大圆柱电池。此外,特斯拉也表示,目标是尽早建成可满足150万辆车的大圆柱电池产能。

  电池端,随着软包龙头LG新能源在大圆柱领域的全方位布局,包括松下、三星SDI等海外巨头均将圆柱作为重要路线;国内方面,亿纬锂能、比克电池、宁德时代、国轩高科等均已布局相关产能。

  “全球范围来看,大圆柱全极耳电池作为动力电池未来发展的主要路线之一,已经成为共识。需要注意的是,大圆柱全极耳绝不是单指4680电池,更不仅仅是46系三元高镍大圆柱电池,直径18-80mm、高度65-295mm等各个产品系列都已出现,材料体系全面覆盖三元、铁锂和钠电,规模化应用的趋势进一步显现,大圆柱全极耳电池渗透率有望持续提升。从特斯拉宏图第三篇章的发布来看,其规划未来电池需求将达到230TWh,其中全球规划汽车动力电池112TWh,铁锂占比超过60%,普通乘用车更是全面以铁锂为主,可见即便是特斯拉4680电池规划的背后同样全面覆盖三元和铁锂系列。”座谈中,吴轩董事长指出,大圆柱电池除了全极耳带来的性能突破,其标准化带来的制造和成本优势是其异军突起的又一重要因素。

  全极耳技术的突破将是圆柱电池得以做大和进行更大规模应用的关键,逸飞激光在2009年确立了全极耳技术发展路径之后,通过十多年的自主创新和工程经验积累,率先突破了全极耳圆柱电池规模化量产的一系列难点,为大圆柱电池产品创新和量产提供了有力支撑。

  全极耳电池的本质是将正负极集流体两端变成可以进行面接触的极耳,通过集流体与集流盘、正负极(盖板)的全面积连接,形成稳定的全极耳导电结构,使得集流体与正负极之间电流传输方式由传统的线传输变为面传输,从而大幅提升电池的导流面积和过电流能力,成倍地降低电池内阻和发热量,突破了圆柱电池的性能瓶颈。

  圆柱全极耳电池有效解决了传统电池无法做大、充放电速度慢、电极易发热、内阻高、倍率低等问题,实现了低温升下的快充快放,且安全性能突出。

  但是,大圆柱全极耳电池的制造工艺、装备与传统小圆柱电池存在本质差异,尤其是在全极耳电芯装配段,包括全极耳成型、全极耳焊接、壳盖组装、激光封口、密封钉焊接等多个环节都存在本质差异,其中全极耳成型和全极耳焊接更是完全新增的关键工序,传统小圆柱电池工艺与装备无法通用。这也是为什么特斯拉从2008年开始采纳并使用传统小圆柱电池,但其4680大圆柱全极耳从开始进行专利布局到准备量产仍然经历了将近3年时间的重要原因。

  数据显示,2022年中国新能源汽车销量不到700万辆,新车销售市场渗透率刚突破25%,而全球市场更低,未来电动汽车市场规模达到数千万、数亿辆,锂电池需求将从GWh级别到TWh级别,“到TWh级别的时候,电池要回归到制造本身,技术、工艺逐步成熟,标准化的大圆柱全极耳电池在生产效率、制造良率和成本方面的价值将被发掘。”吴轩指出。

  据曹卫斌介绍,逸飞激光通过持续创新,可提供涵盖圆柱全极耳电芯的极耳揉平、包胶、入壳、集流盘焊接、合盖预焊、电芯封口、密封钉焊接、氦检、清洗、套膜、组盘等全套装配工序的系列化解决方案,可实现圆柱全极耳电池高质量、低成本、大规模的制造。

  据悉,逸飞激光圆柱全极耳电芯装配线,整线合格率高达99.8%,核心工序良率甚至超过99.95%。

调研丨逸飞激光:TWh时代 圆柱全极耳渗透率有望持续提升

  坚持“做自身专业分工领域的整体解决方案”,以激光和装备技术为基础,深耕用户工艺应用的逸飞激光,已成为精密激光加工智能装备领域的领先企业。

  据了解,逸飞激光圆柱全极耳电池设备及自动产线已经被多数从事圆柱全极耳电池技术开发的全球TOP20动力电池厂商所采纳,并针对三元、铁锂、钠电不同材料体系,以及18/21系列小圆柱、32/34/46/60系列等大圆柱的不同市场需求,提供圆柱全极耳电池系列解决方案,应用于新能源汽车、储能、小动力以及消费等市场,助力国轩高科、亿纬锂能、鹏辉能源、多氟多、海辰储能等多家电池厂商累计建设圆柱全极耳电池产能约50GWh,同时已实现了亿元级设备的出口。

  亿纬锂能董事长刘金成曾用“极致标准、极致可靠、极致制造与极致体系”四大极致表达了对大圆柱电池技术路线的高度评价;国轩高科已经将大圆柱电池确定为公司今后主推的“标准化电池”路线之一。而在一众国内外头部车企的带动下,大圆柱全极耳电池正迎来历史发展机遇。

  凭借在全极耳圆柱电池制造工艺、核心技术等领域的技术、研发积累,逸飞激光正凭借全球锂电池向“标准化”进阶实现新的跃迁。

  座谈中,动力电池应用分会秘书长张雨,还就新能源电池应用趋势、新能源电池产业链发展等业界普遍关心的话题与逸飞激光相关负责人进行了交流探讨。

稿件来源: 电池中国网
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