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嘉拓智能鋰電設(shè)備四大技術(shù)“出牌”

發(fā)表時(shí)間：2021-04-03　次數(shù)：274　作者：陳婷 高工鋰電

摘要

保障產(chǎn)品質(zhì)量、具備強(qiáng)大且快速的產(chǎn)品交付能力的同時(shí)，嘉拓智能不斷加大研發(fā)投入，產(chǎn)品有計(jì)劃的推陳出新及迭代，以滿足市場日益變化的新需求。

全球動(dòng)力電池大規(guī)模爆發(fā)前夜，鋰電設(shè)備需求急劇攀升。而中國作為全球鋰電裝機(jī)量主導(dǎo)市場，2020年全球裝機(jī)占比65%，拉動(dòng)國內(nèi)電池企業(yè)涂布機(jī)訂單大幅上漲。

 

在鋰電生產(chǎn)工藝關(guān)鍵一環(huán)的涂布環(huán)節(jié)，國產(chǎn)涂布機(jī)已占據(jù)主導(dǎo)地位，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年全國各電池企業(yè)大型涂布機(jī)的訂單達(dá)418臺(tái)，其中國產(chǎn)設(shè)備占比超86%，進(jìn)口設(shè)備占比不足14%。預(yù)計(jì)2021年僅極片涂布機(jī)需求量增加超50%。

 

深耕鋰電涂布領(lǐng)域16年，嘉拓智能涂布機(jī)產(chǎn)品行業(yè)領(lǐng)先，獲國內(nèi)外主流客戶青睞。2020年涂布機(jī)年銷售訂單增長超一倍，各類涂布機(jī)合計(jì)出貨近400臺(tái)。

  

近日，嘉拓智能攜全系產(chǎn)品亮相CIBF 2021電池展，并現(xiàn)場舉辦了4場技術(shù)分享會(huì)，圍繞極片涂布、高效干燥技術(shù)、干法電極、高效卷繞機(jī)等行業(yè)熱點(diǎn)，展示了嘉拓智能技術(shù)研發(fā)實(shí)力及最新進(jìn)展，讓客戶更好的了解嘉拓智能產(chǎn)品的同時(shí)，也與產(chǎn)業(yè)協(xié)同共進(jìn)。

 

此外，嘉拓智能通過布局新的技術(shù)團(tuán)隊(duì)及并購等方式，歷時(shí)兩年多，低調(diào)培育新品，這次展會(huì)首次攜卷繞機(jī)亮相。嘉拓智能其他主推產(chǎn)品還有注液機(jī)、模切機(jī)、疊片機(jī) 、氦檢機(jī)等。

極片涂布瓶頸及三大解決方案

 

嘉拓智能產(chǎn)品總監(jiān)朱高穩(wěn)分享了《鋰電池極片涂布瓶頸及解決方案》，圍繞鋰電池極片涂布現(xiàn)狀、瓶頸及相應(yīng)的解決方案展開。

 

因各家電池企業(yè)材料、工藝、配發(fā)等均存在較大差異，涂布機(jī)需求也各異。此外，工藝需求不斷變化，涂布機(jī)已經(jīng)成為產(chǎn)能的瓶頸之一。

 

朱高穩(wěn)強(qiáng)調(diào)，其中極片涂布環(huán)節(jié)，干燥則是極片涂布的最大阻礙。如正極領(lǐng)域存在溶劑超高會(huì)導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)，邊緣涂陶瓷與漿料的干燥融合問題，LFP漿料存在干燥開裂等缺陷；負(fù)極領(lǐng)域存在厚層涂布、開裂、卷邊等缺陷，薄基材打皺、斷帶，無增塑劑工藝干燥缺陷等等。

 

作為涂布機(jī)領(lǐng)域領(lǐng)先企業(yè)，嘉拓智能給出了其解決方案，包括正負(fù)極涂布機(jī)獨(dú)立定制、先進(jìn)工具仿真技術(shù)及新的干燥技術(shù)。

 

一是正負(fù)極涂布機(jī)獨(dú)立定制。因正負(fù)極涂布的差異越來越大，且對(duì)涂布速度、質(zhì)量要求逐步提升，傳統(tǒng)的正負(fù)極涂布設(shè)計(jì)一致的思路已不適應(yīng)，更需從干燥、結(jié)構(gòu)、供料、模頭等多維度針對(duì)性的專門設(shè)計(jì)，正負(fù)極涂布機(jī)分別定制。

 

二是利用先進(jìn)工具仿真。如在沒有打樣驗(yàn)證時(shí)間，要求一次做到位時(shí)，可以采用仿真模擬技術(shù)；此外還有理論研究與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)合，對(duì)客戶現(xiàn)場大量數(shù)據(jù)收集及系統(tǒng)分析，以及對(duì)瓶頸問題微觀上深入研究等。

 

三是包括微波干燥、油紅外干燥、電紅外干燥、電磁加熱干燥等新的干燥技術(shù)的研發(fā)及使用。

高效干燥技術(shù)

動(dòng)力電池產(chǎn)能急劇擴(kuò)張下，于鋰電涂布干燥設(shè)備而言，對(duì)單位烘箱長度的產(chǎn)能要求越來越高。

 

如嘉拓智能涂布干燥設(shè)備電極涂層每米長度烘箱生產(chǎn)速度在1-2[(m/min)/m] ，隔膜涂層現(xiàn)有生產(chǎn)速度1-8 [(m/min)/m ] 。但為滿足產(chǎn)能需求，未來烘箱的生產(chǎn)性能還需翻倍。

 

干燥階段主要涉及預(yù)熱及恒速階段、降速干燥段、毛細(xì)擴(kuò)散段、蒸汽擴(kuò)散段，其中高速干燥限制因素主要是干燥均勻性及粘結(jié)力下降。

 

嘉拓智能研發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理?xiàng)钯悘?qiáng)介紹，若干燥均勻性不夠，則會(huì)造成邊緣過干（小范圍3-5mm）、邊緣過濕、卷曲開裂等問題；同時(shí)烘箱熱慣性大，不同熱機(jī)時(shí)間，相同干燥條件，干燥效果完全不同，也會(huì)引發(fā)起涂穩(wěn)定性、適應(yīng)性不佳。

 

楊賽強(qiáng)認(rèn)為，包括熱風(fēng)對(duì)流、紅外輻射、接觸傳導(dǎo)等增強(qiáng)能量輸入，是實(shí)現(xiàn)高效干燥的有效途徑。

干法電極涂布設(shè)備開發(fā)

動(dòng)力電池規(guī)模擴(kuò)張，尤其是TWh時(shí)代的來臨，現(xiàn)有濕法涂布工藝難以實(shí)現(xiàn)如此龐大的生產(chǎn)規(guī)模。而同時(shí)能耗、安全、環(huán)保要求多重壓力下，干法電極應(yīng)運(yùn)而生。

戰(zhàn)略產(chǎn)品部項(xiàng)目經(jīng)理張銳博士透露嘉拓智能也在積極布局干法電極涂布設(shè)備的開發(fā)。

 

張銳指出，干法電極制造技術(shù)即在電極制造過程中不添加溶劑，如去離子水、NMP等，同時(shí)簡化工藝，包括去除干法混料技術(shù)、干法涂布技術(shù)，去除溶劑回收/NMP精餾設(shè)備以及去除絕大部分烘箱設(shè)備等。

基于此，該技術(shù)存在明顯的優(yōu)勢(shì)，包括減少設(shè)備成本和廠房面積、減少制造成本、實(shí)現(xiàn)厚電極制造，實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池技術(shù)、正/負(fù)極補(bǔ)鋰技術(shù)等最終實(shí)現(xiàn)安全型、環(huán)境友好型綠色工廠。

但顯然傳統(tǒng)濕法涂布+烘箱設(shè)備不適用于未來干法涂布工藝，而干法電池制造技術(shù)涉及新的混料、粉料輸送、涂布/電極膜成型、輥壓、薄膜復(fù)合等工藝，衍生出多個(gè)品類的新設(shè)備和新技術(shù)，目前主要專利和技術(shù)在國外，國內(nèi)缺乏相關(guān)領(lǐng)域的突破和創(chuàng)新。

嘉拓組建了專門團(tuán)隊(duì)進(jìn)行此技術(shù)的研究，目前嘉拓已開發(fā)出相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，正在進(jìn)行工程化改造，期望在一到兩年內(nèi)形成產(chǎn)品。

 

極限制造要求下的前段裝備智能升級(jí)

 

嘉拓智能戰(zhàn)略產(chǎn)品部總監(jiān)周研認(rèn)為，動(dòng)力電池規(guī)模化擴(kuò)產(chǎn)，電池企業(yè)極限制造探索，對(duì)鋰電設(shè)備配套提出更高要求，智能制造、無人化引入成為必然。

 

而智能制造為鋰電設(shè)備解決問題引入了新的手段和方法，從原來解決問題到對(duì)問題的預(yù)警，對(duì)問題的預(yù)判的新方法，這也是系統(tǒng)的對(duì)智能制造的理解。同時(shí)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的評(píng)估，健康平臺(tái)的管理、性能衰退，發(fā)現(xiàn)早期異常，與工藝邏輯相結(jié)合，幫助客戶達(dá)到智能制造的目的，無論是人數(shù)的減少、良率、稼動(dòng)率提高，最終達(dá)到綜合性能的最佳。

 

此外，周研還分享了嘉拓智能在智能制造轉(zhuǎn)型過程總結(jié)的鋰電廠商將集中面臨三大問題，一是軟件的邊際成本極低，容易形成馬太效應(yīng)；二是智能化需要制成過程中數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，保障準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳遞；三是要求企業(yè)有一定的軟件基因。

 

他建議，設(shè)備企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)通過合作構(gòu)建最優(yōu)秀的制成系統(tǒng)，并完善單機(jī)性能，優(yōu)化制成原理；同時(shí)關(guān)注去中心化管理，注重底層快速響應(yīng) 。而不應(yīng)單純關(guān)注生產(chǎn)過程，還需關(guān)注設(shè)備開發(fā)的智能化、設(shè)備應(yīng)用智能化，包括制造系統(tǒng)、產(chǎn)線優(yōu)化、關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵工藝及過程監(jiān)控與追溯等多個(gè)環(huán)節(jié)。

小結(jié)

 

整體而言，面對(duì)動(dòng)力電池規(guī)模擴(kuò)張，嘉拓智能的策略是，緊跟市場需求，穩(wěn)定自身步伐，在保障產(chǎn)品質(zhì)量、具備強(qiáng)大且快速的產(chǎn)品交付能力的同時(shí)，不斷加大研發(fā)投入，產(chǎn)品有計(jì)劃的推陳出新及迭代，以滿足市場日益變化的新需求。