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自动化 | 油价将进入“9元”时代,新能源锂电迎来行业新发展

随着新能源汽车市场的大爆发,特别是在“双碳”战略目标的牵引下,动力电池的市场规模正在以肉眼可见的速度扩张。2021年,中国动力锂电池进入爆发年,市场化提速明显。根据国家工信部的数据,2021年新能源汽车销量达352万辆,预计2-3年后,全球动力电池出货量达到1100GW·h,意味着动力电池市场将进入TW·h时代。据不完全统计,2021年锂电扩产投资额超6000亿元。


锂电扩产的大潮下,锂电生产线的自动化、智能化程度将直接决定锂电企业的未来竞争力,因此,对于锂电厂商来说,提升设备自动化水平已经成为提升企业竞争力的必经之路,谁具备高端自动化装备生产能力,谁就将率先获益。


锂电因自动化、智能化升级而需求大增的同时,锂电相关产业链也迎来新的发展机遇,对上游自动化设备厂商来说形成直接利好,如锂电制造环节,机器人、机器视觉、数字化系统等应用正在推动锂电行业的新发展。


锂电市场爆发,自动化产业链受益


2022年3月,由一汽集团和比亚迪股份有限公司共同出资成立的一汽弗迪新能源科技有限公司动力电池项目开工仪式在长春举行,总投资135亿元,总产能45GW·h;此外,欣旺达子公司欣旺达汽车电池拟在珠海市政府辖区内投资建设30GW·h动力电池项目,再度吸引了锂电市场的目光。根据公告,该计划总投入约120亿元,其中固定资产投资总额约100亿元。2022年开年以来, 动力电池市场扩产的步伐仍在加速,动力电池企业如宁德时代、比亚迪、中创新航、蜂巢能源、欣旺达等均加入到新一轮扩产大战的阵营中去。动力电池行业忙着扩产,设备厂商们忙着交付。但锂电行业门槛要求很高,它对于设备的效率、精度、稳定性、自动化、智能化水平要求逐步提升,对于设备厂商们提出了较大的挑战。


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同时,在国家智能制造的大背景下,锂电制造也在向锂电智造迈进,机器人等作为智能设备的典型代表,进入了电池企业和设备厂商的视野。


锂电池的生产工艺可分为三大块,一是极片制作,二是电芯制作,三是电池组装,整体包括涂布、辊压、分切、卷绕、叠片、注液、焊接、分容化成、组装、检测等工序。而在锂电生产的前段仍以专用设备为主,在产线的中后段,像电芯的装配、检测、电池组装等环节,对工业机器人、视觉检测的需求较大。


锂电设备


随着锂电扩产潮的到来,锂电设备受益明显。据统计,2021年中国动力锂电池装机量达154.5GW·h,同比累计上升153.1%。预计2021-2025年新增锂电设备市场需求将超4000亿元。锂电制作工艺与生产工序繁多,每一道工序都涉及不同的专用设备,如涂布机、卷绕机、叠片机等,且不同设备所需的核心技术也不相同,大多数的厂商仅能覆盖2-3个工序,能够覆盖前中后段工序的企业寥寥无几,如先导智能和赢合科技。锂电设备需求大增,给自动化厂商注入澎湃动力。为提升效率、保证产品的一致性和稳定性,工业自动化产品在锂电设备中发挥关键作用,包括伺服系统、PLC、运动控制等。据悉,目前制片工程、制芯工程、组装工程等环节在锂电池的生产流程中对自动化的需求最高,且新型工艺复合设备较多,对自动化方案要求更加严苛。


锂电生产中产生的气泡、黑点、划刻等瑕疵,以及极耳错位等问题都会严重影响电池质量与稳定性,甚至造成爆炸等危险情况。特别是近几年来,电池安全事故频发,引起了锂电厂商和社会层面的全面的关注,电池厂商们越来越重视对电池的视觉检测。机器视觉相较于人眼在速度、精度、环境要求、连续工作时间等方面均存在显著优势,另外,随着深度学习、3D视觉技术、高精度成像技术和机器视觉互联互通技术的持续发展,机器视觉的性能优势进一步加大。因此利用机器视觉对锂电生产进行实时检测,以保证锂电池性能的稳定性与品质的可靠性。


机器人


在锂电制造过程中,机器人的使用较为广泛,尤其是移动机器人。中段环节的叠片、焊接、封装等工序涉及工业机器人较多,以此保证生产效率及产品一致性;后段检测、组装及PACK等环节也需要机器人能够满足较大负载的抓取、柔性搬运等动作。与一般的移动机器人应用场景类似,锂电产线的移动机器人主要看重其定位的精度、与整体生产节拍的协调性、调度系统的稳定性及数据采集的准确性。如汇川技术S50重载SCARA机器人,具有最大50KG强力负载,替代人工进行重复高频的“体力活”,除了S50,其SCARA和六轴机器人正在更多的锂电产线上应用,场景日趋多元化,助力锂电行业的精益制造。灵猴机器人助力锂电池电芯包装环节,实现电池无损伤,包装方案是通过相机对来料进行纠偏,在产线布置SCARA工业机器人,设置上下料夹具,产出率高,稳定可靠。极智嘉打造了一系列柔性解决方案,助力锂电行业物流效率升级,可实现全无人化物料搬运及设备对接,工艺路线灵活可调,节省人工支出,大幅提高生产效率。越疆科技、埃斯顿、节卡机器人、 灵动科技、亚控科技等越来越多的机器人厂商也逐步涉足锂电制造行业,并站稳脚跟。


数字化系统


随着国家动力电池新国标的实施,整车厂对于电池质量体系、全生命周期追溯管控要求越来越高。很多锂电企业都有基础的信息化系统,但是目前锂电行业对自动化、智能化生产模式需求日益增加,对生产数字化、生产信息化、生产过程管理水平也有着更迫切的需求。与此同时,大量的自动化厂商和工业互联网厂商机会来了。通过打通PLC单元、MES系统,嵌入3D模型组态,强化整线系统和集成能力,并配合5G工业物联网平台,实现程序高效化、标准化和可视化。动力电池头部企业宁德时代拥有行业领先的智能制造系统,从建厂开始就着手布局自动化产线,随着工业机器人、智能传感器、自动化专用设备等智能装备,以及MES为核心的智能制造系统应用平台大规模应用,辅以大数据分析、人工智能等新兴技术,实现了提质、降本和增效的目的。2021年2月,宁德时代还与宁波问鼎、青岛上汽、珠海普曼物流、宁德交投、上汽恒旭共同出资设立福建时代闽东基金,该基金专项投资布局的领域就包括智能制造、信息技术、人工智能等;7月份,宁德时代智能制造部与腾讯云签署了战略合作协议,打造体系化全流程AI生产力,推动智能化升级。除了宁德时代,国轩高科、比亚迪、天津力神等头部企业都在不断推进锂电池制造的数字化、智能化升级。


新能源代替传统能源是大势所趋,大力发展新能源也是实现双碳目标的必由之路。特别是在当前传统能源价格疯长之际,市场将更多的目光转移到新能源上。对锂电厂商而言,与优质设备厂商形成合力,不断攻克新技术,有效保证产能释放才是硬道理。对于各类自动化设备商而言,抢抓机遇,顺势布局,拥抱锂电等新能源产业快速发展与变化的黄金期,才能乘风而上,冲出重围。


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