光大激光江洪道：鋰電多片Z型疊片效率最快達0.06s/pcs
現階段，鋰電行業正在經歷深度的變革期，從技術維度來看，隨著電芯做大，疊片工藝逐漸被產業界采納并成為主流，疊片技術革新迭代迫在眉睫;從降本維度看，隨著電池技術不斷成熟，如何從工藝、裝備和制造層面降本，提升企業競爭力，成為產業鏈企業攻關的重要方向之一。
市場方面，數據顯示，2024年1-3月，我國動力和其他電池合計銷量為167.7GWh，同比增長35.5%。其中，鋰電池作為絕對主力，更是在2024年4月的前半個月，助力我國新能源乘用車新車滲透率突破50%，達50.39%，占比首次超過傳統燃油車。
值得注意的是，新能源乘用車保持較快增速的同時，其價格比拼越來越激烈。整車降本增效的需求已傳導至上游電池制造環節，鋰電制造企業也從關注產能釋放升級到更講究產線工藝和極致降本增效上。
從制造工藝來看，伴隨方形電芯高集成、長薄化的發展趨勢，相較卷繞工藝，疊片工藝的性能優勢明顯：不僅可以使電芯具備高能量密度、穩定的內部結構、高一致性、高安全性、高倍率性、長循環壽命，而且能夠助力電芯制造環節降本增效。
目前，包括寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、蜂巢能源等在內的頭部電池企業均已布局疊片路線。機構預計，到2025年，全球疊片機需求將超300億元，2022-2025年，年均復合增速達43%。
在此背景下，基于效率、良率提升的疊片技術及設備升級已成為鋰電中段生產環節競逐的焦點之一。“光大激光研發的第四代多片Z型疊片機，疊片效率達0.06-0.16s/pcs。”
圖為深圳市光大激光科技股份有限公司副總經理江洪道演講
在“第五屆新能源汽車及動力電池(CIBF2024重慶)國際交流會”上，深圳市光大激光科技股份有限公司副總經理江洪道，向與會代表分享了疊片設備的發展趨勢，以及光大激光工藝創新的成果。
01
多片Z型成為疊片機主流升級方向之一
目前，市場上主流的疊片設備路線包括：單片Z型疊片機、多片Z型疊片機、熱復合疊片機等。
從疊片速度提升潛能來看，江洪道指出，目前單片Z型疊片機的疊片速度容易達到極限，這主要因為工位越多，極片就越容易發生偏移。在他看來，通過增加疊片臺數量的方式，難以提升生產效率。熱復合疊片機的疊片效率，受熱復合等限制，也逼近極限。
而光大激光推出的多片Z型疊片機，采用一次疊片數量增加(2-N片)的方式，疊片數量增加的同時，其核心性能、生產效率、設備性價比都實現大幅提升，并降低了生產成本。其中，其核心性能的提升主要表現在：
一是正負模切效率提高
在生產過程中，可以根據不同極片尺寸，匹配多工位多片疊或單工位多片疊。模切裁切多張極片后停頓一次(機械手取片)，相較單片疊設備，多片Z型疊片機減少了模切停頓次數，成倍提高了模切效率。
二是極片輸送偏移減少、糾偏高精可靠
根據疊臺匹配，其真空皮帶連續輸送多張極片至每個取片位置;真空皮帶真空腔體多段可調，從而減少極片在輸送過程中發生較大偏移的幾率。同時，通過多張極片獨立糾偏功能，提高極片糾偏的高精度;而且，多張極片獨立真空監測，以確保極片吸附可靠性。
三是疊片平臺提升疊片效率
光大激光多片Z型疊片機實現多張極片同時疊片，疊片效率大幅提高。需要提及的是，其壓刀壓力單獨可調，可有效防止壓傷極片;首層隔膜獨立糾偏，保證了首層隔膜覆膜精度。
四是覆膜效率、穩定性提高
采用多張極片同時覆膜的方式，提高了多片Z型疊片機的覆膜效率;同時，通過增加覆膜勻速段距離，從而提高了覆膜穩定性及可靠性。
五是兩種隔膜分切滿足下游不同需求
據介紹，該組設備極組間隔膜壓緊分切，可以保證隔膜分切邊整齊;且極組壓緊機構壓力可調，保證分切效果;同時，根據隔膜材料不同和工藝差別，提供熱切、冷切這兩種隔膜分切方式。
另外，在取片、極組轉運、貼膠、熱壓等環節，多片Z型疊片機均進行了優化升級，進一步滿足客戶的實際要求。
02
光大激光將鋰電高能效制造、降本極致化
江洪道指出，“瞄準提高疊片效率的目標，單片Z型疊片機和熱復合疊片機幾乎都已逼近極限，而光大激光的多片Z型疊片機，主要通過疊片臺組合的方式，每個疊片臺可以疊三片或者五片極片，從而更高效地發揮設備的生產效率。”
疊片效率方面，針對不同尺寸的極片，光大激光第四代多片Z型疊片機的疊片效率可以達到0.06-0.16s/pes。
例如：115×550mm極片，疊片速度≤0.1s/pcs;115×350mm極片，疊片速度≤0.08s/pcs;100×256mm極片，疊片速度≤0.06s/pcs;169×184mm極片，疊片速度≤0.08s/pcs;340×184mm極片，疊片速度≤0.14s/pcs。
不僅如此，“該組設備還可以根據隔膜不同，對隔膜進行冷切或熱切;設備操作、換料位置均在設備邊部，方便設備操作維護及物料更換，提高設備稼動率;整線設備數量少，人員配置減少，運營成本降低。”江洪道補充道。
值得一提的是，針對客戶的具體要求，光大激光還創新工藝集成。例如，將激光切和疊片集成在一起，對于高極耳等應用場景，相較傳統模式，集成后可以減少極片過輥，進而減少極耳翻折的發生;靜態切和動態切模式切換自如，可以提高疊片和極耳的精度;設備占地面積減少、能耗降低，同時操作人員減少。
在電池中國看來，鋰電設備企業目前多以設備的提質增效，作為實現設備端降本的主要方式之一。在鋰電制造端，產線提質、增效具有長周期性，通過疊片產線工藝升級改造所帶來的效率提升也將逐漸顯現。隨著高能效、高性價比的多片Z型疊片機規模化應用，或將助力下游企業極致降本。
據了解，光大激光長期以來聚焦核心技術的更新與迭代。圍繞提質、增效、降本的目標，其疊片機解決方案不斷升級背后，包括模切機構、疊片臺、取片機械手、糾偏臺、覆膜機構、熱壓機構、貼膠機構等核心機構部件都進行了精益求精的創新和升級，而且通過與激光切集成的方式，進一步將鋰電高能效制造極致化。
產品方面，光大激光一直致力于做鋰電中段和后段設備，主要有激光切極耳、疊片、組裝，還有模組和PACK線。
其中，光大激光高速激光極耳切割機，切割速度最高達120m/min，毛刺≤15μm;切疊一體機效率達300-1000ppm，且能效高、性價比高;電芯組裝線在行業布局較早，其方型電芯組裝效率達12-40ppm，處于行業領先水平;模組/PACK產線效率高、產品良率高。
對于業界廣泛關注的大圓柱電池，據江洪道介紹，經過多年的工藝攻關，光大激光大圓柱組裝線效率可以達到60-150ppm，結構形式有傳統的直線式，也有新的連續操作模式的高速線。
低成本、高安全性、高能量密度、長循環壽命等綜合性能優異的產品成為鋰電行業新一輪競爭的重點，新型激光技術疊片裝備或將成為助力鋰電池產線實現極限制造、降本增效的一大引擎。
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