装备智能化成动力电池行业“马前卒”


  随着电动汽车产业的迅猛发展,它带动了动力电池上下游相关产业发展,比如动力电池正负极材料、电芯、设备制造等。与电动化起航相伴随,智能制造也进一步成为新能源汽车行业追逐的新风口。然而同整车领域的智能制造有所不同,电池行业的智能制造有了更加行业化的要求。
  动力电池是由电池单体大规模串并联成组而来,它对电芯质量、一致性、稳定性要求比消费类电池产品更高。未来,电池制造或将逐渐向自动化、智能化方向发展。
  2016年中国新能源汽车销售量中汽协预计50万辆以上。新能源汽车的产销旺盛,将带动锂电池企业纷纷扩产,有关专家预计,2016年动力电池需求将会超过20GWh。
  就产业整体水平而言,国内动力电池和日韩尚有一定差距,一部分体现在材料技术方面,另外,在电池制造装备发展水平方面也有较大差距。因此,提高装备智能制造水平或将是提高国内动力电池性能的一个关键的因素。
  整线设备智能化先行
  “近几年,动力电池下游市场的强大需求导致整个锂电设备行业发展迅速,预计我们今年的合同金额就会高达将近15亿元。”深圳赢合科技股份有限公司(简称“赢合科技”)副总裁于建忠表示。记者了解到,到现在为止,赢合科技有将近十几条整线的动力电池生产线。赢合科技现在的电池工艺,包括叠片卷绕、软包、铝壳等。
  自动化、智能化发展是锂电设备发展的方向。关于锂电智能产线发展趋势,于建忠表示:“我们整个智能工厂要做到的一些功能,比如设备管理、SPC,各个工厂的互联等。”在助力锂电智能产线上赢合科技也做了一些调整。比如,赢合科技提供整线智能生产线解决方案、建立完整的追溯体系、提升自动化水平等。
  于建忠同时表示,目前,电池制造行业尚面临一些挑战,包括在制作过程中,电池的形态是变化的,它开始是可见的,后续的浆料、磨卷、分装、装配等,形态变化非常快,如何进行追溯、管控等。
  如今,电动汽车在人们生活中扮演越来越重要的角色,而电动汽车最核心的部分是动力电池,对于动力电池来讲,安全性无疑应该放在第一位,这就对电池材料和制造装备提出了更高要求。在保证电芯安全性和良品率基础上,高效率、自动化、智能化制造将是未来发展的一个大趋势。
  在依托智能装备实现动力锂电池生产自动化方面,无锡先导智能装备有限公司有着自身独特的发展路线。
  据无锡先导智能有限公司总监钱政伟介绍,目前日韩一流锂电池企业的自动化比例大概在70%以上,而国内一线企业的自动化水平是50%,二三线企业为20%左右,导致中国锂电池在一致性上尚有很大差距。国内锂电池生产要想达到大规模、高效率、智能化要求,首先要在生产设备上实现高自动化、高智能化。未来,公司还将依托云平台、物联网等技术不断提升智能装备自主研发水平,助力打造理想智能工厂,实现工业4.0目标。
  对物流系统的智能化改造也是锂电池实现智能化生产的一个重要环节。深圳市今天国际物流技术股份有限公司(简称“今天国际”)总工程师游宏杰提到:“智能生产物流系统主要分为两个重点,一是物流系统的解决方案,二是信息综合调度系统,这是软硬件结合在一起的,我们公司主要还是提供解决方案。整个智能生产物流系统里面,我们最主要的是做智能化立体仓库操控系统和输送管理系统。物流系统分成五个部分,静置化成系统、测试分容系统、机器人分选系统、分布式光线测温系统、智能物流调度系统。”
  今天国际成立于2000年,属于创业板上市公司,公司专注于做智能生产物流系统,并于2014年开始进入锂电池的智能制造物流系统。
  制造执行实现“三化”
  如果说电池制造装备是电池行业智能化制造的基础,那么,电池企业则扮演了智能化制造的执行者角色。三星环新(西安)动力电池有限公司副总经理金明给出了他们对智能制造的理解。
  “如果我们把智能制造理解成一个智能汽车的话,我想自动化,包括自动化设备、物流包括自动化检测,则是智能汽车最基础的两个车轮,通过大数据分析自动监控,我们与多种综合性系统协作,能够达到先行预判和柔性生产,这样就形成了整体的智能驾驶目标。” 金明如此分析。
  他也认为自动化是智能制造的基础,数据化是深化智能制造的一个手段,系统化将最终达到智能制造目的。自动化、数据化、系统化实现大规模智能制造的核心目的就是为顾客创造价值。公司通过自动化实现大规模生产进而降低成本,通过数据化实现最佳一致性和安全性,通过系统化利用整个公司全部资源保证客户需求得以满足。
  行业挑战难在一致性
  在动力电池智能制造方面,惠州亿纬锂能股份有限公司(简称“亿纬锂能”)的电池生产线在自动化程度、可追溯性、一致性方面保持了较高的技术水平。
  億纬锂能副总裁袁中直也认为,做世界一流水平的动力电池要依靠创新、研究、技术,但是要提高电池稳定性和一致性就要依靠高端的设备。
  在电池智能化制造过程中,一致性问题是整个行业必须面临的一大挑战,它不是一个某个企业的问题。
  “要想解决电动汽车动力电池的一致性问题,最关键的因素就是在制造过程中,而不是在检验过程中,在制造环节我们怎样能够用装备来保障,在生产环节上来控制,在每一个节点上去控制它的一致性。与国外的电厂相比,国内电池企业的智能化水平还不够高,比如说在真空干燥领域,单机和半自动化生产方式涉及的人为因素太多。”深圳时代高科设备股份有限公司董事长田汉溶向记者介绍,智能化隧道真空干燥能够达到“同一参数+智能化控制+无人操控+无需干燥房”。它的运作模式是把整个产线连接起来形成一个智能化的流水线作业,从而把上一道供需和下一道供需无缝连接起来。它的整个过程可以分解成三个阶段,第一个阶段是升温,第二个阶段是恒温和真空干燥,第三个阶段是冷却,每一阶段都实现单独控制。

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