趙宇龍

摘要：近年來(lái)，我國(guó)動(dòng)力電池在極片生產(chǎn)、電芯生產(chǎn)技術(shù)及裝備方面取得了較大進(jìn)步，基本掌握了動(dòng)力電池裝備核心技術(shù)，單機(jī)自動(dòng)化方面取得較大進(jìn)展，縮小了與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力電池；電芯；生產(chǎn)技術(shù)；裝備

近年來(lái)，我國(guó)在動(dòng)力電池生產(chǎn)技術(shù)及裝備方面取得了較大進(jìn)步。在制漿容量、均勻性、涂布、輥壓的寬度和涂布、輥壓速度方面甚至超過(guò)了國(guó)外主流設(shè)備企業(yè)，在卷繞變形控制、無(wú)偏差組裝、激光模切及激光焊接等單項(xiàng)技術(shù)方面具備了國(guó)際領(lǐng)先水平。

目前國(guó)內(nèi)電池種類約60種，單線產(chǎn)能已突破4GW·h，Cpk達(dá)到1.33～1.67，材料利用率和產(chǎn)品直通率可達(dá)到95%。在電池工藝裝備中，勻漿單機(jī)產(chǎn)能達(dá)到5GW·h，涂布速度達(dá)到120m/min，卷繞線速度達(dá)到3m/s，疊片速度達(dá)到600PPM（pages per minute），干電極工藝及裝備已研制樣機(jī)。數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)平臺(tái)已建立，單機(jī)設(shè)備邊緣閉環(huán)。

電芯制造可分為前段、中段和后段。前段為極片制造環(huán)節(jié)，主要設(shè)備包括攪拌機(jī)、涂布機(jī)、輥壓機(jī)、分切機(jī)和極耳成型機(jī)等，其中涂布機(jī)為最核心的設(shè)備。前段設(shè)備成本也最高，占比達(dá)39%。中段為電芯裝配環(huán)節(jié)，主要設(shè)備包括卷繞機(jī)/疊片機(jī)、極耳焊接設(shè)備和注入電解液等設(shè)備，其中卷繞機(jī)/疊片機(jī)為最核心的設(shè)備。中段設(shè)備成本占比為31%。后段為電化學(xué)環(huán)節(jié)，主要包括化成、分容、檢測(cè)設(shè)備等。后段設(shè)備成本占比為30%。電芯制造廠家見(jiàn)表1。

電芯制造創(chuàng)新技術(shù)

動(dòng)力電池制造技術(shù)創(chuàng)新包括：一是制造裝備高速化、集成化和數(shù)字化，二是因電池結(jié)構(gòu)變化或者實(shí)行新工藝而引起的技術(shù)創(chuàng)新。這里僅介紹電芯制造創(chuàng)新技術(shù)。

電芯結(jié)構(gòu)變化包括4680大圓柱電池和刀片電池，從而促使制造技術(shù)創(chuàng)新。新型工藝裝備創(chuàng)新主要面對(duì)材料技術(shù)、電池技術(shù)升級(jí)開(kāi)發(fā)新型裝備，如干法制片制備設(shè)備、預(yù)鋰化設(shè)備、多層極片復(fù)合設(shè)備、極片隔膜復(fù)合設(shè)備以及極片及電芯3D打印成型設(shè)備等。

1. 4680電芯創(chuàng)新制造技術(shù)

（1）材料創(chuàng)新方面 4680電芯采用無(wú)鈷高鎳三元正極材料和硅基負(fù)極材料。正極材料鎳金屬相比鈷金屬兼具比容量和成本優(yōu)勢(shì)；硅是目前已知比容量最高的鋰離子電池負(fù)極材料，最高鋰含量的合金相Li22Si5理論比容量高達(dá)4200 mAh/g，是石墨負(fù)極10倍左右。采用硅基負(fù)極材料的鋰電池質(zhì)量能量密度可以提升8%以上，同時(shí)每千瓦時(shí)電池的成本可以下降至少3%。

量產(chǎn)瓶頸：硅基負(fù)極材料充放電時(shí)體積劇烈變化。硅鋰合金的生成與分解伴隨著巨大的體積變化，最大膨脹率可達(dá)320%。相比之下，傳統(tǒng)的石墨負(fù)極工作時(shí)，鋰嵌入石墨六邊形結(jié)構(gòu)層間的空隙，體積變化只有16%。這將破壞電池結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電池容量損失，性能下降。

解決方案：對(duì)于單質(zhì)硅負(fù)極膨脹帶來(lái)的問(wèn)題，可采用硅復(fù)合材料應(yīng)對(duì)，當(dāng)前具備商業(yè)化前景的有硅碳負(fù)極和硅氧負(fù)極。硅碳負(fù)極是指納米硅與碳材料混合，硅氧負(fù)極則采用氧化亞硅與碳材料復(fù)合。硅氧負(fù)極動(dòng)力領(lǐng)域進(jìn)展較快。氧化亞硅在鋰嵌入過(guò)程中發(fā)生的體積膨脹較小，因此相對(duì)純硅負(fù)極，其循環(huán)穩(wěn)定性有較為明顯改善，更適合應(yīng)用于動(dòng)力電池領(lǐng)域，目前各大負(fù)極材料廠商對(duì)氧化亞硅負(fù)極均有所布局。

硅基材料應(yīng)用于新一代負(fù)極已經(jīng)形成共識(shí)，硅基負(fù)極應(yīng)用車企已明顯提速。除特斯拉以外，包括蔚來(lái)、智己和廣汽埃安在電池技術(shù)上均涉及硅負(fù)極。在寧德時(shí)代、國(guó)軒高科及星恒電源等電池廠商高比容量電池方案中，硅碳負(fù)極被明確列為發(fā)展方向。目前，國(guó)內(nèi)真正實(shí)現(xiàn)硅基負(fù)極量產(chǎn)及批量供貨的企業(yè)有杉杉股份、貝特瑞，璞泰來(lái)、石大勝華、翔豐華和硅寶科技等公司。

（2）結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面 如圖2所示，4680電芯采用大圓柱外殼和無(wú)極耳結(jié)構(gòu)。4680電芯是在21700電芯的基礎(chǔ)上直徑和高度同時(shí)做了擴(kuò)展，直徑增加一倍多至46mm，高度增加至80mm。

傳統(tǒng)的圓柱體電池正負(fù)極銅箔、鋁箔隔膜疊加起來(lái)卷繞，為了引出電極會(huì)在銅箔和鋁箔兩端分別焊接一個(gè)導(dǎo)引線叫極耳。全極耳則是負(fù)極的銅箱或正極的鋁箱模切后，與集流盤(pán)或者殼體直接焊接起來(lái)。相比這種單極耳，使用全極耳的電池內(nèi)阻直接降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。但在制造技術(shù)方面則增加了極耳模切、揉平、全極耳與集流盤(pán)激光焊接工藝等，增加了制造難度。

量產(chǎn)瓶頸：4680電芯的極耳在模切、揉平和激光焊接等工藝環(huán)節(jié)存在大規(guī)模量產(chǎn)的難點(diǎn)。

1）極耳模切。全極耳電芯在極片涂布時(shí)，會(huì)在集流體一側(cè)預(yù)留空箔區(qū)，經(jīng)過(guò)輥壓和分切后，將集流體邊緣的空箔區(qū)切割成多個(gè)極耳，再進(jìn)行卷繞（最內(nèi)測(cè)和最外側(cè)無(wú)極耳，見(jiàn)圖4）。激光切割極耳時(shí)的難點(diǎn)包括：極片在切割時(shí)易抖動(dòng)；切割后廢料不能有效排出；模切長(zhǎng)度和次數(shù)遠(yuǎn)高于常規(guī)極耳。

2）極耳揉平。在 4680 電芯制造工藝中，需要對(duì)電池卷芯的全極耳進(jìn)行揉平，待電池卷芯的斷面平整后再與集流體焊接。揉平過(guò)程中難點(diǎn)包括：揉平速度過(guò)快時(shí)，極片外翻；揉平速度過(guò)慢時(shí)，生產(chǎn)效率低；揉平時(shí)產(chǎn)生金屬屑較多，導(dǎo)致內(nèi)部短路；摩擦產(chǎn)生大量粉塵；產(chǎn)生極耳褶皺。

3）極耳焊接。4680大圓柱電芯存在多個(gè)極耳，正負(fù)極整體與集流盤(pán)焊接，集流盤(pán)上細(xì)絲焊縫數(shù)量較多，焊點(diǎn)數(shù)量大幅增加（4680 焊接點(diǎn)位較21700增加了5倍），并且一般需要使用連續(xù)激光焊接設(shè)備。激光焊接過(guò)程難點(diǎn)包括：激光連續(xù)焊接可能造成虛焊和穿焊；焊接時(shí)熱堆積；全極耳形態(tài)不受控。

解決方案如下：

1）極耳模切。如圖4所示，可將正負(fù)極全極耳模切成多個(gè)平行四邊形的極耳單體，這樣不僅能夠在揉平過(guò)程中杜絕極片外翻，在與電池外殼組裝時(shí)，不易刮傷電池外殼的內(nèi)壁，且能夠減少金屬屑的產(chǎn)生，避免短路。同時(shí)，這種平行四邊形結(jié)構(gòu)能夠有效減少揉平時(shí)的輥壓力，從而避免活性材料的脫落，大大提高良品率。特斯拉4680生產(chǎn)線采用海目星激光模切設(shè)備，可進(jìn)行極耳飛行激光切割，隨速變頻變功控制，減少毛刺、熱影響和漏金屬等質(zhì)量問(wèn)題。

2）極耳揉平。國(guó)內(nèi)部分專利采用機(jī)械揉平方案，通過(guò)揉平機(jī)的揉平頭直接接觸在全極耳上，再隨著揉平頭的自轉(zhuǎn)靠近全極耳后，碾轉(zhuǎn)帶動(dòng)全極耳揉平在卷繞電芯的端部。在這種揉平方法中，由于揉平頭直接與全極耳接觸摩擦，往往會(huì)將柔軟的全極耳部分揉碎，揉碎的碎末顆粒就會(huì)進(jìn)入圓柱型鋰電池的正極端或負(fù)極端之間而產(chǎn)生短路。因此，新型全極耳揉平機(jī)的開(kāi)發(fā)有望得到市場(chǎng)重視。

逸飛激光采用公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)相結(jié)合的行星式揉平整形技術(shù)，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力降低40～60倍?？梢愿鶕?jù)正負(fù)極集流體厚度、卷芯直徑及進(jìn)階量設(shè)計(jì)等，對(duì)行星式揉平頭的直徑、錐角與倒角階梯等進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，并結(jié)合無(wú)損整形數(shù)控系統(tǒng)，在正負(fù)極集流體許用應(yīng)力范圍值內(nèi)，實(shí)現(xiàn)全極耳高速、無(wú)損成型，效率≥50PPM，精度達(dá)±0.05mm，嚴(yán)格控制了因摩擦導(dǎo)致集流體受損、破裂產(chǎn)生的粉塵與顆粒。

特斯拉全極耳采用吹氣方案，電芯內(nèi)部和外部均無(wú)極耳，中部有極耳，吹氣嘴吹平極耳并隨著電芯直徑的增長(zhǎng)往外移動(dòng)（見(jiàn)圖5）。

3）極耳焊接。聯(lián)贏激光開(kāi)發(fā)了多層極耳焊接工藝，替代超聲波極耳焊接，減少鋁極耳的斷層比例。逸飛激光突破高反材料厚薄疊接自適應(yīng)精密激光焊接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鋁和銅等高反材料厚薄疊接精密焊接，并將2mm熱影響區(qū)內(nèi)溫升控制在80℃以內(nèi)（低于隔膜熱影響溫度），避免造成隔膜灼傷或熱影響。通過(guò)激光焊接實(shí)現(xiàn)集流體與集流盤(pán)、正負(fù)極（蓋板）全面積本材連接，是圓柱全極耳電池規(guī)模化生產(chǎn)與應(yīng)用的核心技術(shù)。

4680全極耳創(chuàng)新技術(shù)引起了工藝和裝備的革新，鋰電裝備企業(yè)也紛紛投入研發(fā)新設(shè)備，見(jiàn)表2。和其他圓柱電池制造工藝相比，4680雖然在涂布、輥壓、注液方面也有區(qū)別，但最主要的還是全極耳的制造效率和產(chǎn)品直通率，這是影響4680電池能否量產(chǎn)的關(guān)鍵。建議鋰電裝備企業(yè)和圓柱電池生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)新工藝新設(shè)備應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)工藝創(chuàng)新帶來(lái)的改變。

（3）工藝創(chuàng)新方面 除了因結(jié)構(gòu)創(chuàng)新而引起的工藝創(chuàng)新以外，特斯拉4680電池還引入了干電極工藝。鋰離子電池的極片加工工藝按照是否使用溶劑，可分為濕法工藝和干法工藝，需要大量溶劑制備漿料通過(guò)涂布制備極片為濕法電極。相對(duì)應(yīng)的，不使用任何溶劑或者僅添加少量助劑，通過(guò)粘結(jié)劑纖維化，并通過(guò)輥壓機(jī)輥壓制備極片膜再熱壓復(fù)合得到的是干法電極片。干法制備極片工藝不需要復(fù)雜的涂布設(shè)備，僅僅通過(guò)連續(xù)的加熱輥壓即可制備電池極片。該技術(shù)由于無(wú)需溶劑和干燥過(guò)程，能耗低，占地小，生產(chǎn)效率高，同時(shí)可以增加能量密度，是一種較為先進(jìn)的工藝（見(jiàn)圖6）。

圖6 Maxwell 干電極法涂布工藝示意

量產(chǎn)瓶頸：正極干電極成膜的連續(xù)穩(wěn)定性差，厚度一致性不易控制，生產(chǎn)速度低。通過(guò)拆解第一代特斯拉4680電池發(fā)現(xiàn)，正極未使用干電極技術(shù)，負(fù)極使用了干電極技術(shù)。

正極材料在纖維化完成后，由于材料呈黏性絮狀性而且相互交聯(lián)態(tài)，而材料本身自潤(rùn)滑性差，在連續(xù)傳輸過(guò)程中，極易出現(xiàn)偏析、架橋、結(jié)團(tuán)等現(xiàn)象，自支撐膜制作難度極高。而負(fù)極采用干電極技術(shù)是因?yàn)樨?fù)極主要為石墨類，材料本身帶潤(rùn)滑作用，在粉體傳輸和輥壓過(guò)程中流動(dòng)性極好，自支撐膜制作難度較低。

從特斯拉的視頻可以看到其采用臥式對(duì)壓輥，在兩輥之間添加纖維化粉體，兩輥驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)材料至壓輥之間進(jìn)行壓制。由于材料堆積在兩輥之間，無(wú)法精確控制計(jì)量傳輸，膜片出現(xiàn)厚度不均勻、面密度不一致，甚至斷帶、孔洞等現(xiàn)象。纖維化后的粉體材料潤(rùn)滑性差，局部過(guò)厚的粉體材料會(huì)撐大兩支壓輥之間的縫隙，導(dǎo)致兩輥壓力超負(fù)荷，使得輥體變形，甚至輥體無(wú)法驅(qū)動(dòng)。

同時(shí)，受熱膨脹、延展率和速差等因素影響，極片厚度、面密度等難以控制。電極自支撐膜韌性差，張力小，提速后易斷裂，造成生產(chǎn)難以提高速度。

解決方案：

1）提高成膜的連續(xù)穩(wěn)定性：一是物料進(jìn)行造粒處理，使粒徑保持在2mm內(nèi)，且大小均勻；二是采用振動(dòng)方式連續(xù)均勻給料。

2）采用閉環(huán)控制系統(tǒng)保證厚度一致性：使用厚度、面密度在線檢測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)自動(dòng)閉環(huán)控制。

3）提高生產(chǎn)速度：一是電極膜增加載體，保證電極膜韌性；二是采用并排多輥進(jìn)行連續(xù)減薄轉(zhuǎn)移。

在干電極制造方面，國(guó)內(nèi)公司也公布了工程化技術(shù)，從固體粘接劑、工藝方法和設(shè)備方面的解決方案。

嘉拓智能對(duì)不同粘結(jié)劑（PTFE、PVDF、PAN及改性PAA等）在干法電極的應(yīng)用，電極材料粉體形貌在混料、成型、復(fù)合后的電化學(xué)性能，干法涂布（干粉、熱熔）可行性進(jìn)行了深入研究，并研制電極膜減薄成型工藝和設(shè)備（見(jiàn)圖7），實(shí)施多輥輥壓和鋼帶輥壓的設(shè)備路線。鋼帶系統(tǒng)可以作為自支撐電極膜的載體，減少電極膜在輥對(duì)輥制造和高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的斷帶?，F(xiàn)在已完成三元正極材料+PTFE2%+愛(ài)立許攪拌+鋼帶壓延一次成膜驗(yàn)證。

上海華起睿智采用自主研發(fā)的多級(jí)結(jié)構(gòu)納米材料作為添加劑，可防止纖維化后的粉體材料在生產(chǎn)輸送過(guò)程中發(fā)生團(tuán)聚、分層、偏析及架橋。開(kāi)發(fā)了一套專用的粉體輸送工藝和裝備（見(jiàn)圖8），通過(guò)高精度計(jì)量傳感器與控制器對(duì)高黏性絮狀混合粉體進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制，得到面密度均勻的自支撐電極膜。電極膜成型采用高精度連續(xù)輥壓設(shè)備，壓力逐級(jí)放大，同時(shí)，對(duì)壓的兩輥設(shè)置速差，讓電極膜成型時(shí)產(chǎn)生“揉”和“搓”的作用，以提高成型效果。

2.長(zhǎng)電芯制造技術(shù)

新能源汽車對(duì)動(dòng)力電池能量密度提出高要求，方型電芯尺寸逐漸變大，厚度逐漸變薄。長(zhǎng)薄化電芯散熱性好，本身可作為結(jié)構(gòu)件，疊加無(wú)模組 CTP、CTC 技術(shù)，提升安全性和體積能量密度，降低成本。

（1）比亞迪刀片電池 比亞迪的刀片電池是長(zhǎng)電芯的代表，它是一種基于方形電池的長(zhǎng)電芯CTP方案。刀片電池通過(guò)減薄電芯厚度，增大電芯長(zhǎng)度，同時(shí)取消模組設(shè)計(jì)，電芯直接陣列在電池包中充當(dāng)結(jié)構(gòu)件（即CTP方案），從而提升空間利用率，提高電池安全性。

與傳統(tǒng)方形電池相比，刀片電池最大的特點(diǎn)在于“長(zhǎng)而薄”，天然適用于疊片工藝。傳統(tǒng)方形電池的長(zhǎng)度一般為148mm、厚度79mm、高度 97mm，一般選擇卷繞工藝進(jìn)行生產(chǎn)；而刀片電芯長(zhǎng)度為960mm、厚度13.5 mm、高度90mm，刀片電芯的長(zhǎng)度大幅增加、厚度明顯變薄，此時(shí)利用卷繞工藝很容易出現(xiàn)褶皺、變形等問(wèn)題，故比亞迪采用疊片工藝生產(chǎn)刀片電池。

由于刀片電池外形不同于傳統(tǒng)動(dòng)力電池，沒(méi)有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備可以直接使用，而得益于比亞迪母公司設(shè)備研發(fā)制造團(tuán)隊(duì)強(qiáng)大，關(guān)鍵工序的設(shè)備均為自行開(kāi)發(fā)。弗迪工廠的涂布工藝，支持最大寬度達(dá)1300mm，同時(shí)還是雙面同時(shí)涂布，單位面積涂敷重量偏差小于1%。輥壓工藝中，可以支持1200mm超大寬幅，輥壓速度還能達(dá)到120m/min，厚度控制2μm以內(nèi)，確保寬尺寸極片厚度的一致性。

在1200mm的寬度下，極片中間部分受力不如兩側(cè)，可能厚度會(huì)比兩側(cè)高。為此，弗迪工廠的輥壓機(jī)還采用了彎缸工藝，對(duì)軋輥進(jìn)行平行度校正，以確保輥壓后的極片厚度一致性。疊片工藝采用的是比亞迪完全獨(dú)立自主開(kāi)發(fā)的設(shè)備和裁切方案，近1m長(zhǎng)的極片，能夠?qū)崿F(xiàn)公差控制在±0.3mm以內(nèi)，單片疊片效率在 0.3s/pcs 的精度和速度，在國(guó)際上都屬首創(chuàng)。

（2）蜂巢能源短刀電池 蜂巢能源的短刀電池最長(zhǎng)也可達(dá)到600mm，電芯也比較普通電芯長(zhǎng)，為了控制品質(zhì)和效率，蜂巢能源在涂布工序、輥壓工序、疊片工序和物流環(huán)節(jié)也開(kāi)發(fā)了獨(dú)特的工藝。在涂布工序，蜂巢能源采用1400mm超寬幅涂布機(jī)，一次出兩列，涂布速度高達(dá)80m/min，為了保證涂布精度，需要在涂布設(shè)備上設(shè)置三套β射線在線面密度檢測(cè)系統(tǒng)和兩套CCD實(shí)時(shí)涂寬檢測(cè)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，保證涂布的自動(dòng)閉環(huán)管控（面密度控制在±1.5%以內(nèi)，正反面錯(cuò)位≤0.5mm）。在輥壓工序，蜂巢能源通過(guò)正極熱輥壓，負(fù)極雙輥連續(xù)滾軋，正極輥壓速度80m/min，在輥壓機(jī)上進(jìn)行電磁加熱、紅外線在線烘烤、在線激光測(cè)厚及廢料邊去除等技術(shù)集成，通過(guò)簡(jiǎn)化工藝實(shí)現(xiàn)更高效率。模切工序全部應(yīng)用激光模切，不僅節(jié)省了模具投入和設(shè)備維護(hù)的費(fèi)用，模切效率也得到大幅提升，已由原來(lái)的30m/min提升至40～50m/min。下一步，生產(chǎn)線將采用卷對(duì)卷模切+切疊一體設(shè)備，進(jìn)一步提高效率和質(zhì)量。在疊片工序，已研發(fā)完成的飛疊技術(shù)，疊片效率可以做到0.125s/片，超越卷繞極組成形效率。

蜂巢能源在物流環(huán)節(jié)使用了更為先進(jìn)的磁懸浮技術(shù)。極組在疊片至熱壓轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，行業(yè)一般采用皮帶物流運(yùn)輸，而短刀電芯因單極組的重量、長(zhǎng)度尺寸是其他極組的1～2倍，因此轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中對(duì)極組對(duì)齊度的保證要求更高，傳統(tǒng)的皮帶物流線很難勝任此要求。為此，蜂巢能源導(dǎo)入使用磁懸浮的物流線。相比于傳統(tǒng)皮帶物流線，磁懸浮物流線傳輸效率更高，可以達(dá)到皮帶物流線的10倍，同時(shí)，磁懸浮運(yùn)輸車的加/減速更加均勻，極組對(duì)齊度更易保證。此外，磁懸浮采用潤(rùn)滑滾動(dòng)，相比于皮帶線的滑動(dòng)干摩擦，可以減少異物，且一致性更高，無(wú)碰撞問(wèn)題，異物抑制率提升80%。

（3）中創(chuàng)新航One-Stop電池 采用了0.22mm超薄殼體技術(shù)、多維殼體成型技術(shù)、無(wú)蓋板技術(shù)、多功能復(fù)合封裝技術(shù)、模塊化極柱、一體橋接電連接技術(shù)、高剪切外絕緣技術(shù)和柔性泄壓技術(shù)，多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的注入可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品空間利用率提升5%，結(jié)構(gòu)質(zhì)量降低40%，零部件減少25%，結(jié)構(gòu)綜合成本降低15%。同時(shí)，在制造技術(shù)上圍繞極簡(jiǎn)制造、極限制造及智能制造等四大制造技術(shù)方向持續(xù)發(fā)力，打造領(lǐng)先的制造技術(shù)能力。

極簡(jiǎn)制造方面，采用獨(dú)創(chuàng)的DBW焊接組裝工藝，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)空間利用率的極大提高；同時(shí)采用極耳直連技術(shù)進(jìn)一步提升產(chǎn)品的Z向空間利用率。采用電芯原位極簡(jiǎn)封裝技術(shù)和電芯原位保持成組技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工序簡(jiǎn)化及制造效率提升。疊片產(chǎn)品上采用行業(yè)領(lǐng)先的高速全極耳切疊一體制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)行業(yè)高速切疊技術(shù)批量應(yīng)用。

極限制造方面，采用高效制漿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效合漿效率量產(chǎn)能力，批量用于各量產(chǎn)基地。采用高速極薄集流體寬幅涂布和寬幅輥壓技術(shù)提升電極制造效率，涂布輥壓的幅寬、效率及薄集流體應(yīng)用。

智能制造方面，中創(chuàng)新航將生產(chǎn)線仿真和工藝仿真技術(shù)用于生產(chǎn)線及工藝設(shè)備開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)，在勻漿仿真、涂布仿真和制造熱管理仿真等維度取得關(guān)鍵成果，為產(chǎn)品和工藝實(shí)現(xiàn)及降本增效持續(xù)賦能。同時(shí)，公司生產(chǎn)線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)應(yīng)用、云計(jì)算與機(jī)器感知。同時(shí)聚焦更高層次的數(shù)據(jù)應(yīng)用，同步在智能監(jiān)測(cè)、AI自分析和閉環(huán)自調(diào)整等方面深入研究，實(shí)現(xiàn)精益自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化的深度融合，支撐TW·h時(shí)代的大規(guī)模制造。

結(jié)語(yǔ)

1）4680電池大規(guī)模量產(chǎn)仍存在瓶頸，但前景可期。硅負(fù)極技術(shù)、干法電極技術(shù)還不成熟，全極耳生產(chǎn)效率還有待提高。由于技術(shù)迭代的時(shí)間短，4680電池工程化在生產(chǎn)效率和質(zhì)量控制方面仍存在矛盾。但作為一款新型的動(dòng)力電池，4680大圓柱電池在生產(chǎn)成本、安全及性能方面很有優(yōu)勢(shì)及市場(chǎng)前景，這從松下、寧德時(shí)代和億偉鋰能等電池廠商以及特斯拉、寶馬等汽車廠商紛紛提前布局就能看出端倪。大規(guī)模量產(chǎn)后，也一定能提高圓柱電池的市場(chǎng)占比，并與方形電池、軟包電池一起滿足新能源汽車的市場(chǎng)需求。同時(shí)，4680電池的低成本、高性能和技術(shù)創(chuàng)新密不可分。采用無(wú)鈷高鎳正極材料、硅基負(fù)極材料、全極耳結(jié)構(gòu)及干法電極工藝等先進(jìn)技術(shù)可降低電芯生產(chǎn)成本，提高電芯能量密度和充放電效率。根據(jù)最新的消息，4680大型圓柱電池的量產(chǎn)取得了重大突破，美國(guó)加州弗里蒙特工廠生產(chǎn)了86.8萬(wàn)顆大圓柱形鋰離子電池電芯，能夠支持1000輛Model Y裝車。

2）長(zhǎng)薄刀片電芯+高速疊片工藝正成為方形電池發(fā)展的主流趨勢(shì)。與卷繞工藝相比，疊片工藝更適合長(zhǎng)薄電芯，且優(yōu)勢(shì)開(kāi)始凸顯。更高的能量密度：在相同體積的電芯設(shè)計(jì)情況下，疊片電芯的能量密度高出約5%左右；更穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和更高的安全性：不存在拐角內(nèi)應(yīng)力不均勻問(wèn)題，每層膨脹力接近，因此可以保持界面平整，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，同時(shí)拐角處受力均勻，斷裂風(fēng)險(xiǎn)降低；更長(zhǎng)的循環(huán)壽命：極耳數(shù)量是卷繞電池的兩倍，內(nèi)阻相應(yīng)降低10%以上，循環(huán)壽命比卷繞高10%左右；同時(shí)更適合做大尺寸、高倍率和異型電池。然而，疊片工藝具有生產(chǎn)效率較低、占地面積大、良率不如卷繞、設(shè)備投資大及技術(shù)難度大等缺陷。但隨著以蜂巢能源“飛疊技術(shù)”為代表的疊片技術(shù)迭代，這種缺陷正在逐步消失。預(yù)計(jì)2025年長(zhǎng)薄化電芯需求量將超1300GW·h，市場(chǎng)需求大，發(fā)展進(jìn)入快通道。