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锂电设备自动化 前景很美过程曲折

放大字体  缩小字体 时间:2017-07-12  来源:动力电池网  浏览:1494
核心提示:动力电池成本的下降不外乎两条路径:一是采用新的材料体系提高能量密度;二是通过设备自动化水平,提高生产效率和电池一致性,短
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动力电池成本的下降不外乎两条路径:一是采用新的材料体系提高能量密度;二是通过设备自动化水平,提高生产效率和电池一致性,短期内更有可能通过设备自动化来实现。

2017年,中国电动汽车百人会公布我国车用锂电池产业发展中存在的突出问题,其中电池单体性能不差但成组技术差距明显,动力电池自动化装备水平低,这两个问题都与锂电设备的自动化发展有关。

国内锂电设备制造业经过20多年的发展,虽然在功能和精度上有了长足的进步,但自动化程度仍较低,相比日韩等发达国家仍存在一定的差距,部分大型电池厂商要满足生产条件,仍需进口国外设备。在新能源汽车大发展的背景下,必然伴随着动力电池成本的不断下降,毕竟只有降低成本才能促进消费,推动新能源汽车市场的新一轮爆发。

短期内降成本智能通过设备自动化实现


动力电池成本的下降不外乎两条路径:一是采用新的材料体系,提高能量密度;二是通过设备自动化水平,提高生产效率和电池一致性,降低成本。显然,从难易程度上来看,要降低电池成本,短期内更有可能通过设备自动化来实现。

锂电设备工艺水平直接决定动力电池的成本和性能。随着新能源产业市场化转型的不断深化,一方面是整个市场的巨大需求带来的行业发展潜力;另一方面是政策和消费者对新能源产品的成本和性能要求不断提升。对于锂电设备企业的来说,未来的发展既充满机遇,也充满挑战,而企业打造自动化、智能化设备工艺的程度,将直接决定企业在未来的竞争力。

智能制造限制重重

森弘电气总经理杨长安指出,经历了前期的仿制探索阶段和消化吸收阶段后,中国锂电设备在近两年全面进入自主创新的新阶段。在动力电池产品性能及生产效率提升需求的倒逼下,实现智能制造成为了动力电池企业提升企业竞争力的必经之路。虽然国产自动化产线水平差强人意,但是锂电池智能制造升级已经初见成效。

显然,锂电设备行业的智能制造之路才刚刚起步,目前来看仍面临着工艺、行业、人才、标准等一系列限制因素。集中体现在:

标准不定阻碍着设备行业的发展


第一行业标准制定滞后。一方面锂电设备制造属于非标准化专用设备制造,目前国内还未形成统一的行业标准,在产品的内外观设计、性能上存在诸多差异;另一方面,服务商的动力电池产业,其外观和产品性能同样缺乏行业统一标准,尤其是方形电池和软包电池,更是百花齐放。

国内锂电设备行业和动力电池行业的产品标准,都亟需制定统一的行业规范。目前业内各大领先企业已经开始牵头起草和制定行业标准的制定。

第二市场集中度不高。据统计,国内涉及锂电设备领域的企业约有300家,但是具有核心技术、规模较大的企业数量很少,年产值超过1亿元的企业只有10余家。显然,整个锂电设备行业还没有出现技术优势明显、规模较大、在行业内起主导作用的超级企业。而大多数企业规模较小,无力负担高额的研发费用,制约着整个行业发展进度。

第三智能制造系统软件滞后。宁波拜特总经理熊宗宝指出,目前电池设备自动化仍处于初级阶段,设备企业虽然在硬件上基本实现了机器生产,但是在软件上的认识度仍然不够。设备厂家与电池企业在设计上缺乏深度沟通,导致各个环节的检测和数据无法整合进软件调度中,导致单机设备与产线无法联动、在线监测失效等诸多问题。

在生产效率上,与设备最初的设计产能相去甚远。东莞市科锐机电设备有限公司总经理许刚认为,国内电池的种类较多,产线的差异较大,如果做整线的自动化,目前还存在较大的风险。

国内锂电设备市场潜力巨大


按照《中国制造 2025》规划到 2020 年我国新能源汽车产量将超过 100 万辆,由此带来对动力电池需求猛增,预计未来三年国内动力电池需求复合增速达到 73%,成为锂电池行业首要驱动力。

动力电池的快速发展对锂电设备行业拉动作用明显,行业规模迅速扩大,龙头公司产值大增。2014年新嘉拓销售额达到 3.6 亿,成为行业内首家锂电设备销售过 3 亿的公司。2016年A股和新三板锂电设备企业收入增长110.2%,预计2018年中国动力电池设备需求规模将达到300亿元。

锂电设备市场的快速发展的背后,凸显了国内锂电设备企业不断深化的市场优势。首先动力电池企业新能产能集中爆发,锂电设备需求激增。目前,主流动力电池企业均在加速产能扩张。根据相关数据统计,2016年以来,包括LGC、SDI、比亚迪、宁德时代、国轩高科、沃特玛、力神、万向、比克等主要动力电池厂商纷纷发布了扩产计划。

例如:CATL计划在未来四年内扩产至50Gwh,设备需求超160亿元,宁德时代总裁黄世霖曾表示,去年7月公司锂离子电池产能已达到7.5GWh,接下来每年产能翻番,到2020年底,希望总产能达到50GWh。预计未来几年,新能源产业将继续保持高速发展的态势,而锂电设备需求面临新一轮增长。

其次进口可替代空间大。锂电设备国产化率有望持续提升,特别是前端设备和中端设备,国产率占比25%,进口设备占比75%。熊宗宝指出,在前端设备领域,国内电池厂商已经开始了梯次推进国产化进程,采用设备由整段进口,往只进口少数关键设备的方向转变。

例如CATL便致力于用国产设备做世界一流电池产品,从核心供应链来看,CATL并没有盲目进口国外,但是却已经形成了包括设备、材料等在内的完善的国产供应链体系,目前CATL设备的国产化率是86%。同时,相比于日韩等进口设备,国产设备的价格要便宜2~10倍,而在产品适用性、产品定制化和后期维护更新等市场服务方面,国产设备也更具优势。

最后国家政策扶持力度大。今年4月,工信部发布《智能制造试点示范2016专项行动实施方案》(下称“方案”)明确提出,2016年要重点遴选60个以上的智能制造试点示范项目,形成关键领域一批智能制造标准,不断形成并推广智能制造新模式。

方案指出,智能车间/工厂试点示范项目通过2-3年持续提升,实现运营成本降低20%,产品研制周期缩短20%,生产效率提高20%,产品不良品率降低10%,能源利用率提高10%。锂电设备企业可以依托政策扶持,积极响应国家相关示范项目建设,参与行业相关技术标准规范的制定,推动企业进行前瞻性的技术布局。

未来方向 无人化生产

新能源行业标准都未确定的情况下,每个公司都有不同的发展方案,但是智能化、大数据化、自动化是锂电设备领域已经确认的发展方向。熊宗宝说道,智能制造的实质就是帮制造企业构建一个智能制造的系统,构建一个制造的大脑。

但是仅有一个大脑还不够,想要全面实现无人化工厂的生产,还需要增加一些数据特别是用户数据和需求数据,把数据变为能量,维持它系统的运转。而互联网企业在大数据的掌握上独具优势,互联网企业的嵌入也是新能源行业发展的一大方向。

例如蔚来汽车,已经开始在构筑整个产业的生态圈的布局,相信未来互联网企业与锂电设备行业进行合作整合的情况会越来越多。

业内人士指出,当前锂电设备在效率和精度上仍然存在重重困境,目前锂电行业大的数据储量还不足以支撑设备实现全面无人化。

但是我们也可以看看在其他领域中,这个环节他们是怎么应用的,例如医疗行业,目前已经有机器人可以进行神经方面的手术,两分钟可以完成手术,而人类医生则需要两个半小时,当然不同行业的简单对比都是粗暴和不可取的。但是至少带给我们的启示是,这些技术壁垒是可以通过技术手段实现的。 
 

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