陳龍云

（珠海冠宇電池股份有限公司，珠海 519180）

自動化設(shè)備技術(shù)在各種行業(yè)都具有顯著優(yōu)勢。在新能源開發(fā)利用領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)代化自動化設(shè)備技術(shù)，能夠為新能源開發(fā)利用工作提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。目前，自動化設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用在發(fā)電領(lǐng)域尤為重要，其中鋰電行業(yè)是新能源行業(yè)的重點領(lǐng)域。我國在鋰電開發(fā)利用領(lǐng)域?qū)ψ詣踊O(shè)備技術(shù)的應(yīng)用處在初期探索和發(fā)展階段，發(fā)展空間廣闊，發(fā)展?jié)摿^大。

1 自動化設(shè)備技術(shù)與新能源行業(yè)概述

1.1 自動化設(shè)備技術(shù)概述

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動化設(shè)備技術(shù)不斷完善并被廣泛應(yīng)用于多個生產(chǎn)領(lǐng)域[1]。自動化設(shè)備技術(shù)能夠使自動化器械按照人工要求，在無人參與或者只有少量人參與的情況下自動執(zhí)行動作，完成指定的工作。自動化設(shè)備技術(shù)的充分應(yīng)用能夠幫助企業(yè)減少人工成本，承擔(dān)危險和惡劣環(huán)境中的工作，保障工作人員的人身安全。自動化設(shè)備技術(shù)與傳統(tǒng)人力工作相比，能夠有效提高工作的細(xì)致程度、精準(zhǔn)程度以及工作效率，降低出錯率[2]。有效應(yīng)用自動化設(shè)備技術(shù)還能夠有效降低企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營成本，提高企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中的社會經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 鋰電行業(yè)自動化發(fā)展概述

結(jié)合我國自動化領(lǐng)域的發(fā)展歷程，在很長一段時期以內(nèi)，汽車一直是自動化設(shè)備的主要應(yīng)用領(lǐng)域。大量先進(jìn)的自動化設(shè)備如工業(yè)機(jī)器人等，被廣泛應(yīng)用于汽車的涂裝、沖壓、焊接以及組裝等工序。然而，隨著我國汽車市場大量生產(chǎn)線的鋪設(shè)和市場自身的萎縮與發(fā)展停滯，越來越多的自動化企業(yè)將市場中心由汽車領(lǐng)域轉(zhuǎn)向電子領(lǐng)域[3]。在之后的一段時期，以手機(jī)為代表的電子行業(yè)推動了自動化領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。智能手機(jī)中需要的許多半導(dǎo)體面板、印刷線路板以及最后的終端組裝工序，都對自動化設(shè)備有著較高的需求，大大推動了自動化設(shè)備的發(fā)展。隨著智能手機(jī)市場的飽和，它對自動化設(shè)備的需求減少[4]。因此，我國開始大力支持新能源汽車為代表的新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。未來幾年，我國新能源行業(yè)將得到持續(xù)迅速發(fā)展。鋰電池作為新能源汽車的主要動力來源，成為自動化設(shè)備未來的重點應(yīng)用領(lǐng)域。從鋰電池整個生產(chǎn)流程和涉及的工藝來看，從鋰電池原材料的購買投入到最后鋰電池產(chǎn)品的產(chǎn)出，流程大概可以分為基片制作、電芯組裝、電芯激活、封裝和pack成品的輸出，如圖1所示。

2 鋰電行業(yè)中自動化設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展情況

2.1 鋰電行業(yè)自動化設(shè)備技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

從圖1可以看出，生產(chǎn)流程及工藝大體上可以分為材料攪拌、涂布、輥壓、分切、制片、疊片/卷繞、注液、封口、焊接、化成、分容、檢測以及模組等。除疊片工藝和卷繞工藝相差較大之外，各不同廠家在主要工藝上大體相同[5]。從不同流程階段的自動化設(shè)備應(yīng)用程度來看，越靠前的工藝自動化設(shè)備的應(yīng)用程度越高，越靠后的工藝特別是到PACK階段，自動化設(shè)備在鋰電池生產(chǎn)過程中的應(yīng)用水平逐漸降低。對這一現(xiàn)象背后的原因進(jìn)行深究可以發(fā)現(xiàn)，鋰電池生產(chǎn)的前端工藝，對后端生產(chǎn)有著直接影響，直接對鋰電池自身的安全性和質(zhì)量有著重要影響。因此，在之前的工藝流程中，大量應(yīng)用自動化設(shè)備有助于提高鋰電池生產(chǎn)的整體質(zhì)量，保證電池自身的安全性。在鋰電池生產(chǎn)的各項工序中，各工序使用的設(shè)備如表1所示。雖然不同企業(yè)可能設(shè)備不同，但是能體現(xiàn)整體自動化設(shè)備的應(yīng)用水平。

表1 各工序所使用的設(shè)備

圖1 鋰電池生產(chǎn)工藝流程

自動化設(shè)備技術(shù)在我國鋰電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但仍存在不足。因此，應(yīng)當(dāng)分析鋰電領(lǐng)域自動化設(shè)備技術(shù)的不完善之處，推動鋰電的發(fā)展與革新。

2.2 鋰電行業(yè)自動化設(shè)備未來的發(fā)展預(yù)期

在鋰電池生產(chǎn)過程中使用的各種自動化設(shè)備，對鋰電池自身的質(zhì)量功能和成本有著直接影響。鋰電池生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，從原料到產(chǎn)品出廠，通常需要經(jīng)過50多道工序，因此需要相應(yīng)50多種設(shè)備完成各項工序，且設(shè)備專用性較強(qiáng)。由于鋰電池制造中許多簡單工藝設(shè)備的壁壘較低，近年隨著政府政策的支持和市場的發(fā)展，許多人對鋰電池行業(yè)有著較為積極的態(tài)度，促使我國產(chǎn)生了許多鋰電自動化設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)。目前，我國生產(chǎn)鋰電池所需設(shè)備的領(lǐng)域企業(yè)有近300家，但是具有核心技術(shù)且規(guī)模較大的企業(yè)偏少。鋰電池自動化設(shè)備的集中程度較低，許多省份的設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)由于難以承擔(dān)較高的研發(fā)費(fèi)用，只能生產(chǎn)一些低端的鋰電池生產(chǎn)設(shè)備。

雖然我國鋰電自動化設(shè)備的生產(chǎn)已經(jīng)逐步國產(chǎn)化，并取得了較大成果，但是國產(chǎn)自動化設(shè)備的專業(yè)水平相較于先進(jìn)國家較差，生產(chǎn)過程中自動化水平普遍偏低，如許多大型鋰電池生產(chǎn)企業(yè)仍舊需要進(jìn)口國外的自動化設(shè)備。隨著動力鋰電池成為鋰電行業(yè)未來發(fā)展的重心，進(jìn)一步提升鋰電行業(yè)的自動化和智能化水平成為未來發(fā)展的實際需求。只有不斷降低新能源汽車的生產(chǎn)成本，才能夠進(jìn)一步推動新能源領(lǐng)域的消費(fèi)。要有效降低動力鋰電池的生產(chǎn)成本，有兩種方法：一是采用新的材料系統(tǒng)提升電池的能量密度；二是通過加大生產(chǎn)規(guī)模獲取規(guī)?；男?yīng)，通過提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本。然而，目前電池生產(chǎn)材料的開發(fā)難度較大，所以進(jìn)一步提高生產(chǎn)規(guī)模，通過規(guī)?；?yīng)降低鋰電池生產(chǎn)成本是最有效的途徑。研究顯示，動力鋰電池成本可以通過大量應(yīng)用自動化設(shè)備降低70%。利用智能化和全自動的生產(chǎn)線生產(chǎn)鋰電池，將在保證鋰電池工藝質(zhì)量和安全性的基礎(chǔ)上，使得生產(chǎn)的鋰電池成品更加標(biāo)準(zhǔn)化，有利于提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。鋰電池行業(yè)自動化設(shè)備的生產(chǎn)要求高，需要設(shè)備生產(chǎn)廠家聯(lián)合電池企業(yè)一起研發(fā)，打造自動化和智能化的生產(chǎn)線。

2.3 自動化設(shè)備技術(shù)在鋰電行業(yè)的應(yīng)用策略

我國早在2016年就開始針對鋰電行業(yè)系統(tǒng)集成領(lǐng)域進(jìn)行了深入探索和研究。2016年7月，由先導(dǎo)智能裝備股份有限公司制造研發(fā)并建立了國際首條鋰電池全自動物流線，并在松下等全球知名鋰電生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)車間中進(jìn)行裝配。此外，大族激光科技股份有限公司提出的電磁模組焊接自動化方案，進(jìn)一步推動了大功率激光焊接技術(shù)在鋰電行業(yè)的應(yīng)用。隨著工業(yè)機(jī)器人在鋰電行業(yè)的進(jìn)一步推廣和模塊化PACK生產(chǎn)線的發(fā)展，自動化設(shè)備在鋰電行業(yè)的應(yīng)用越來越多元化和標(biāo)準(zhǔn)化。近幾年，企業(yè)將機(jī)器人技術(shù)與自動化生產(chǎn)系統(tǒng)相結(jié)合，打破了過去生產(chǎn)中通過人工進(jìn)行連接的瓶頸。在比亞迪等一線鋰電池生產(chǎn)企業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)得到了大規(guī)模應(yīng)用。

目前，我國鋰電行業(yè)自動化設(shè)備的應(yīng)用發(fā)展仍舊存在許多限制因素，如市場規(guī)模不大、設(shè)備生產(chǎn)效率低以及設(shè)備穩(wěn)定性較差等。因此，進(jìn)一步發(fā)展自動化設(shè)備的核心工藝是自動化設(shè)備在鋰電池應(yīng)用中的關(guān)鍵。想要進(jìn)一步推動自動化設(shè)備在鋰電行業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展，需要相關(guān)單位通力合作，形成合力。首先，設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)。隨著資金的不斷涌入，設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)必須利用已有的資金加大對自身產(chǎn)品的研發(fā)與優(yōu)化，進(jìn)一步擴(kuò)充企業(yè)自身的人才儲備，通過合資或收購等途徑，吸收并學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的自動化設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)和工藝，并與科研機(jī)構(gòu)或者大學(xué)研究所等相關(guān)研發(fā)單位加強(qiáng)合作，推動自動化設(shè)備最新技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。其次，國家。國家需要發(fā)揮自身的引導(dǎo)作用，通過引導(dǎo)企業(yè)響應(yīng)國家相關(guān)示范項目的建設(shè)號召，給予政策支持，參與鋰電行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，從宏觀視角幫助企業(yè)進(jìn)行技術(shù)布局。最后，自動化設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)。自動化設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)與電池生產(chǎn)企業(yè)的合作交流。設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)需要結(jié)合電池進(jìn)行有針對性的優(yōu)化更新，而電池生產(chǎn)企業(yè)需要結(jié)合自身實際的生產(chǎn)情況和產(chǎn)品的性能，對設(shè)備提出相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)要求。

4 結(jié)語

在新能源行業(yè)充分應(yīng)用自動化設(shè)備技術(shù)，能夠切實推動新能源技術(shù)的革新與發(fā)展。在鋰電行業(yè)的發(fā)展和鋰電的生產(chǎn)過程中，自動化設(shè)備技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用與發(fā)展前景。