鉅大LARGE | 點擊量：672次 | 2022年08月25日
鋰電裝備行業該如何實現新突破
今日電池雜志-中國電池聯盟訊（文青志明報道）國務院2015年5月印發的《中國制造2025》中指出，經過幾十年的快速發展，我國制造業規模躍居世界第一位，建立起門類齊全、獨立完整的制造體系，成為支撐我國經濟社會發展的重要基石和促進世界經濟發展的重要力量。但我國仍處于工業化進程中，與先進國家相比還有較大差距。在裝備行業具體表現為，關鍵核心技術與高端裝備對外依存度高，高端裝備制造業和生產性服務業發展滯后。
這種狀況，在國家重點扶持的新興產業——鋰電池行業表現的更加明顯。
日前，中國汽車動力電池產業創新聯盟工程裝備分會成立暨智能制造技術研討會成功召開。根據大會上披露的《2018年鋰電池工程裝備發展路線圖預想方案》，中國2016年鋰電池設備行業產值約130億元，2017年約170億元，這個數字將以每年20-30％左右的速度增長。預計到2025年，鋰電工程裝備將維持這一較高的增長率。
《方案》指出，中國裝備的優勢在于產業規模大，有不斷創新升級的機會，鋰電工程裝備的國產率已達到70％以上。劣勢在于缺少行業規范，野蠻發展。由于工業基礎薄弱，制造理念與國際存在差距，粗制濫造現象嚴重，雖然產能規模足夠，但優質設備不多。中國在世界動力電池裝備的規模占約35％-40％的比例。
“裝備是鋰電強盛的母雞，也是質量強盛的保證，”創新聯盟工程裝備分會理事長、深圳吉陽智能科技有限公司董事長陽如坤在會上用形象的比喻解釋了鋰電裝備行業的重要性。
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深圳吉陽智能科技有限公司董事長陽如坤
過去幾年，我國的鋰電池產業經歷了投資升溫、產能擴張，市場規模已經顯現。未來即將迎來轉型期，行業加速洗牌，實現由量到質的提升。裝備作為鋰電池產業的重要依托，也面臨著實現突破的新機遇。
在“中國汽車動力電池產業創新聯盟工程裝備分會成立暨智能制造技術研討會”上，眾多鋰電池及設備企業、行業組織、科研機構的專家們就動力電池工程裝備發展路線、標準建設、智能技術引入、協同創新模式等等話題發表了看法。從他們的觀點中可以窺探到，我國鋰電池裝備行業實現突破的新路徑。
標準化建設推動智能轉型
目前，我國的動力電池出貨量已居全球第一，但總體上高端產能稀少，低端產能過剩，其根本原因之一是裝備智能化程度不高，自動化、數字化、信息化集成度低，造成企業的鋰電池產品在一致性、安全性等性能與日韓先進企業存在差距。
智能制造不僅僅是動力電池未來的一種發展趨勢，更重要的是，它可以提高電池企業的產品質量，對提升我國動力電池企業的整體競爭力和市場占有率有著重要的意義。
合肥國軒高科動力能源股份有限公司IT總監周志軍對鋰電池生產過程中的標準化問題深有感觸。他表示，電池企業有十幾個廠商的設備，由于設備之間接口不統一，不能互聯互通，數據采集難度大，電池企業需要分別和每一家企業協調設備接口。如果能在設備的互聯互通方面實現標準化，不僅企業省時省力，還可以實現即采即用，提高生產效率。
同樣，寧德時代新能源科技有限公司首席信息官陳凌表示：“對于制造的智能化，如果都是設備是不可能的，它需要一個即時反饋即時控制。裝備和終端設備本身也要有智能化，希望業內各方規范終端技術架構。這是非常痛苦的轉型。”
“我認為智能制造最關鍵的是互聯互通互操作，讓設備能夠聽到、聽懂理解思考。”吉陽智能董事長陽如坤補充，鋰電制造過程還可以集中一些工序，總結出20個質量控制點，分為幾個階段控制，這樣能夠更好地解決電池容量、尺寸、一致性、穩定性、可靠性等問題。現階段，我國鋰電池行業已經在鋰電池產品標準、制造標準、設備標準方面發布了多項國家標準、行業標準和團體標準。
有關政府部門也制定和發布相關政策，如《鋰離子電池綜合標準化技術體系》、《國家智能制造標準體系建設指南》等等，助力鋰電池行業的標準化建設。
鋰電池設備方面，目前已發布JB/T12763-2015《鋰離子電芯卷繞設備》、DB44/T1668-2015《鋰離子電池連續焊接機》、DB44/T1925-2016《鋰離子電池刮片設備》。正在起草的標準有2015-1325T-JB《鋰離子電池極片涂布機》，2015-1326T-JB《鋰離子電芯疊片機》、20160533-T-604《鋰離子電池生產設備通用技術要求》。
國家智能制造標準化專家咨詢組專家、北京機械工業自動化研究所總工程師、研究員謝兵兵強調智能制造必須標準先行。開展智能制造標準化，一要注重頂層設計，二要對標準的條款進行驗證，三要建設符合智能制造標準化要求的組織機構。
中國汽車動力電池產業創新聯盟工程裝備分會應運而生，其主要業務之一就是組織與實施行業標準，積極做好汽車動力電池制造工程裝備的有關標準法規的調研論證、評價和跟蹤工作。2018年工程裝備分會計劃，立項研發2-3種具有鋰電時代意義的核心關鍵制備標準。
實現路徑緊抓基礎研究
中國北方車輛研究所動力電池實驗室主任、863電動車重大專項動力電池測試中心主任王子冬指出，這些年國家對動力電池基礎材料方面的研究工作支持較多，但是對動力電池的生產裝備研究支持不多。設備企業研發人員結構不合理，專業性人才不夠。
中國北方車輛研究所動力電池實驗室主任王子冬
他提出四點建議，一是國家有關部門要加大對動力電池生產裝備技術的支持，建立專項基金支持關鍵設備的研發；二是動力電池生產企業提高對動力電池的理解，加強生產工藝和設備匹配技術研究，要學會對設備企業提要求；三是通過設備升級，提高生產過程的質量管控能力，提高生產效率，降低成本；四是動力電池生產設備開發要圍繞“四高”（高可靠性、高精度、高效率、高度自動化）做文章，上下游企業之間應該充分溝通與合作。
作為真正的實踐者，陽如坤也描述了實現智能制造美好愿景的“三步走”策略。第一步基于模型的數字化，第二步基于大數據的智能化，第三步恒定智能。
舉例而言，在加入粉料的過程中，當前設備無法判斷電解液的雜質數據，如果實現一毫秒檢測一組數據（鐵、鎳含量等），對行業發展具有實用價值，這就需要數字化技術的支撐。而在整個工廠設計主線來看，尤其是來料設計，要建立一種工業互聯網的架構，通過分析，混合云的架構比較適合電池企業。
在數字化方面，西門子積累了大量經驗。西門子工業軟件大客戶部技術總監王奇嶺介紹，目前西門子可實現四方面服務，一是平臺，從前端的研發體系、分析體系，能夠提供軟件和軟件互聯；二是MOM，包括生產過程的制造運營管理；第三是數據采集系統，包括各種PLC、TIA自動化的設備；四是大數據集成仿真，幫助企業更好地實現基于數據驅動的電池實驗和生產。
從動力電池整個產業來看，比亞迪圍繞著“智能工廠”作規劃。據介紹，首先要做到自動化，盡量消除人工差異影響。其次是精益思想，這是比亞迪構建智能工廠的核心思想。
“數據整合與利用是優先點，比亞迪下一步計劃是不要讓數據躺在服務器里，把他們充分地利用起來。”比亞迪動力電池事業部相關工作人員表示。
寧德時代則認為智能制造的基本框架分為三層，分別是研發設計層、企業運營層和設備層。目前，寧德時代正在嘗試打通研發到量產、需求到驗證的全流程。更值得期待的是，寧德時代正在布局制造基地的產業鏈集群化，計劃在研發、供應、物流、制造、數據、安全領域的全面協作，從常規的運作走向新的制造概念層面。
“最后是打通信息孤島。鋰電行業，特別是動力鋰電池還特別年輕，打通數據信息要向前端延展，從一個點的速度分析到工況監控、售后維護、生產裝備、工序設備、工藝參數、制程檢驗、來料檢驗、來料制程以及設計、試制和驗證信息的全面追溯，從而實現整個信息化和智能制造發展。”寧德時代首席信息官陳凌表示。
在鋰電設備方面，國內智能制造的先行者吉陽智能是專業為鋰離子動力電池制造提供智能裝備的國家級高新技術企業，是全國鋰電裝備標準制修訂工作組承擔單位。成立12年來，吉陽智能擁有6項國外授權專利，18項PCT專利，146項國內發明、134實用新型專利，42項軟件著作權。以鋰離子電池卷繞、疊片、激光切割等核心發明專利為代表的科研技術已經走在了國際前列。
“動力電池制造的合格率是90%左右，未來達到96%、97%，這不是癡人說夢，目前智能化狀態處于初級狀態，我們要一個環節一個環節來實現。”陽如坤鼓勵行業內企業潛心做好基礎研究，攜手共赴“智能制造”的未來之約。
協同創新多打組合拳
“一個木桶哪塊短了都裝不住水”。工程裝備分會成立儀式現場，創新聯盟理事長、中國汽車工業協會常務副會長董揚呼吁，中國電動汽車產業發展過程中所涉及的材料企業、電芯企業、裝備企業等全產業鏈需要加強合作。
中國汽車動力電池產業創新聯盟理事長、中國汽車工業協會常務副會長董揚
鋰電池生產工藝復雜、流程眾多。制造過程分為漿料制備、極片制造、芯包制造、電芯裝配、干燥注液、化成分容六大核心模塊。每個模塊有不同的工藝和設備，每種設備的精度、穩定性、效率影響電池產品的質量和效率。
鑒于制造過程的復雜性，行業內的專家們普遍認為，鋰電池制造應該協同創新。正如陽如坤所說；“鋰電技術不斷發展，制造技術也不斷進步，單打獨斗難以適應快速發展的需求。如果能夠把這些企業的優點都放在一起，把缺點回避掉，中國鋰電企業還會取得更好的發展。”
他還提出了一種簡單模式，即按照目標需求，或者按照商業模式的原則，由裝備企業牽頭，電池企業參與，甚至多個電池企業參與，整合創新資源，共同構筑鋰電裝備生態環境，在動力電池制造工藝及裝備方面尋求重大突破，加速實現中國動力電池產業創新，形成國際競爭力。
