在特斯拉效應(yīng)下，46系大圓柱電池引發(fā)全球產(chǎn)業(yè)界關(guān)注，通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與材料體系，實(shí)現(xiàn)更高效制造、更高性能、更低成本來(lái)滿(mǎn)足電動(dòng)化的需求，已經(jīng)成為行業(yè)的重要技術(shù)路徑之一。

站在2023年的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，46系大圓柱行業(yè)開(kāi)始發(fā)生兩大重要變化。

一是，按照規(guī)劃，要在今年下半年實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)的特斯拉，并未達(dá)到預(yù)期規(guī)劃，同時(shí)包括松下，也傳出在產(chǎn)業(yè)化中遇到一些問(wèn)題，甚至一度打算放棄。這說(shuō)明，46大圓柱產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入焦灼的狀態(tài)。

二是，中國(guó)主流電池企業(yè)都在推出大圓柱，包括寧德時(shí)代、億緯鋰能、中創(chuàng)新航、遠(yuǎn)景動(dòng)力、蘭鈞新能源等都在技術(shù)上獲得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。而且產(chǎn)能擴(kuò)張方面實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，包括億緯鋰能，已經(jīng)加速在海外的落地建廠(chǎng)。

而這背后，來(lái)自中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的全鏈條的技術(shù)支撐起到了關(guān)鍵作用。目前，圍繞核心工藝、設(shè)備，一大批中國(guó)企業(yè)取得了突破性進(jìn)展，涉及干法電極、電芯（涂布、卷繞、裝配）等各個(gè)環(huán)節(jié)。推動(dòng)大圓柱電池的產(chǎn)業(yè)化，中國(guó)企業(yè)正在提供自己的創(chuàng)新解決方案。

9月15日，高工鋰電以“46系大圓柱電池產(chǎn)業(yè)化‘闖關(guān)’”為主題開(kāi)展直播活動(dòng)?；顒?dòng)上，億緯鋰能電池系統(tǒng)研究院副院長(zhǎng)徐宇虹博士、蘭鈞新能源電芯開(kāi)發(fā)總監(jiān)劉陽(yáng)博士、逸飛激光副總經(jīng)理/研發(fā)總監(jiān)冉昌林、上川精密總經(jīng)理曹?chē)?guó)平博士、清研納科董事長(zhǎng)王臣博士、海目星激光卷繞產(chǎn)品開(kāi)發(fā)總監(jiān)劉寶、逸飛激光產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與推廣經(jīng)理孟昌、上川精密研究院院長(zhǎng)朱非甲博士進(jìn)行了分享。

46系大圓柱產(chǎn)業(yè)化“痛點(diǎn)”

從技術(shù)工藝來(lái)看，裝備端一直是46系大圓柱產(chǎn)業(yè)化的重要掣肘?；顒?dòng)上，演講嘉賓從各個(gè)環(huán)節(jié)分享了目前46系大圓柱量產(chǎn)存在的痛點(diǎn)與挑戰(zhàn)。

蘭鈞新能源電芯開(kāi)發(fā)總監(jiān)劉陽(yáng)博士表示，從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，目前46系大圓柱產(chǎn)業(yè)化面臨三大難點(diǎn)：一是終端下決心入場(chǎng)的需求尚未釋放，大圓柱生產(chǎn)放量遇阻；二是大圓柱產(chǎn)品性能及制造上尚未完全匹配用戶(hù)需求；三是高容量原材料、結(jié)構(gòu)件原料來(lái)源及規(guī)模受限。

尤其在性能制造上還存在不確定性，極耳處理方式上是采用全極耳、模切極耳還是斜切極耳，處理上也包括揉平、壓平的工藝；集流盤(pán)和極柱、集流盤(pán)與殼體/底蓋的焊接也是一大棘手難題；在性能方面要完全兌現(xiàn)其潛力還需要在連續(xù)快充循環(huán)方面、高溫存儲(chǔ)方面繼續(xù)下功夫。

逸飛激光產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與推廣經(jīng)理孟昌指出，由于生產(chǎn)合格率上不去，生產(chǎn)效率難以提升，關(guān)于結(jié)構(gòu)、工藝、材料的探索仍在不斷變革探索中，國(guó)際上實(shí)現(xiàn)大圓柱規(guī)?；牧慨a(chǎn)仍需要很長(zhǎng)一段時(shí)間。

如：在結(jié)構(gòu)上，特斯拉此前看似“完美”的結(jié)構(gòu)，卻無(wú)法保證合格率，無(wú)法量產(chǎn)，最終不得不修改結(jié)構(gòu)，延緩產(chǎn)品發(fā)布日期。在工藝上，對(duì)于全極耳成型不再執(zhí)著于切折工藝，正極恢復(fù)使用濕法電極工藝，干電極工藝還只是應(yīng)用到負(fù)極。在材料上，除了高鎳三元，還新增了LFP的選擇等等。

上川精密研究院院長(zhǎng)朱非甲博士表示，采用濕法電極工藝的大圓柱電池對(duì)涂布及質(zhì)量提出了更高的要，包括更高的涂布一致性需求；更窄的削薄區(qū)及更小的削薄需求；更多條的陶瓷涂布；更窄的陶瓷涂布區(qū)；更高精度的尺寸及對(duì)齊度等。這都對(duì)涂布模頭也提出了更大的挑戰(zhàn)。

如：涂布的CPK要求從1.67提升到1.9；一致性要求從±1%提升到±0.5%；要求可信及更高的面密度檢測(cè)精度；削薄區(qū)尺寸要求達(dá)到5mm以下，削薄達(dá)到5μm以下，以及厚度測(cè)量的精確性；從常用的陶瓷涂布區(qū)8mm左右縮減到3mm以下；陶瓷的厚度及陶瓷與主漿料的互溶與否需要精確測(cè)量；對(duì)齊度精度要求從0.5mm到0.3mm。此外，各家4680電池極耳工藝不同，對(duì)于尺寸測(cè)量要求更加復(fù)雜。

海目星激光卷繞產(chǎn)品開(kāi)發(fā)總監(jiān)劉寶從卷繞端分析表示，目前大圓柱卷繞工藝分為兩側(cè)出極耳與同側(cè)出極耳等兩種形態(tài)，同時(shí)存在的痛點(diǎn)包括效率瓶頸、極片對(duì)齊、極耳翻折控制、極耳對(duì)齊度、整機(jī)除塵能力等。

清研納科董事長(zhǎng)王臣博士分析干法電極工藝量產(chǎn)主要面臨的挑戰(zhàn)，包括：粘結(jié)劑的含量與濕法漿料相當(dāng)，小于2.0%，關(guān)乎于內(nèi)阻；混合粉體的流動(dòng)性與濕法漿料相當(dāng)，流沙若水，關(guān)乎于成膜速度；粉體直接成膜的速度、寬度與濕法涂布相當(dāng)，關(guān)乎于生產(chǎn)效率；熱復(fù)合的速度與壓力，與濕法電極輥壓機(jī)相當(dāng)，關(guān)乎于壓實(shí)密度。

大圓柱最新進(jìn)展及量產(chǎn)預(yù)判

行業(yè)嘉賓的一致共識(shí)是，46大圓柱規(guī)模化量產(chǎn)將由中國(guó)企業(yè)率先開(kāi)啟，預(yù)計(jì)今年年底明年年初實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

劉陽(yáng)博士表示，目前涉及大圓柱電池研發(fā)的電池企業(yè)及車(chē)企已經(jīng)達(dá)到數(shù)十家，走得快的電池企業(yè)基本已經(jīng)完成所有的研發(fā)動(dòng)作，并基本解決量產(chǎn)阻礙，等待市場(chǎng)上量的量產(chǎn)，多家企業(yè)也將2024年作為大圓柱電池SOP的時(shí)間點(diǎn)。

目前，蘭鈞新能源基于蘭鈞“雙子星”平臺(tái)打造的“辰星”大圓柱電池，具備極限降阻、飛速傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，DCR降至<1.8 mohm，快充時(shí)間減少至15 min，實(shí)現(xiàn)充電5min，續(xù)航200km。

億緯鋰能電池系統(tǒng)研究院副院長(zhǎng)徐宇虹博士表示，億緯鋰能大圓柱電池已進(jìn)入C樣階段，截止今年6月份，電芯下線(xiàn)數(shù)量達(dá)到100萬(wàn)支，9月實(shí)現(xiàn)翻倍達(dá)到200萬(wàn)支，主要得益于大圓柱高效的生產(chǎn)效率。

目前，億緯鋰能的大圓柱生產(chǎn)基地，相比于傳統(tǒng)的電芯制造，其大圓柱電池生產(chǎn)制造在線(xiàn)時(shí)間縮短至7天，相比傳統(tǒng)制造工藝工序減少30%；生產(chǎn)節(jié)拍更快，綜合生產(chǎn)制造效率相比傳統(tǒng)制造產(chǎn)線(xiàn)提升40倍。同時(shí)實(shí)現(xiàn)低碳生產(chǎn)。

逸飛激光副總經(jīng)理/研發(fā)總監(jiān)冉昌林表示，根據(jù)與客戶(hù)的配合情況看，部分企業(yè)的大圓柱中試線(xiàn)基本已經(jīng)解決，大圓柱規(guī)模放量需要根據(jù)下游應(yīng)用場(chǎng)景的明確化，預(yù)計(jì)今年年底明年年初會(huì)有突破性進(jìn)展。

上川精密總經(jīng)理曹?chē)?guó)平博士表示，大圓柱在海外產(chǎn)量的時(shí)間比較確定，預(yù)計(jì)2024年將會(huì)翻4倍，相比來(lái)看目前國(guó)內(nèi)下游市場(chǎng)需求還不明確。另外在上游原材料方面，如硅基負(fù)極的量產(chǎn)應(yīng)用仍存在掣肘。

劉寶認(rèn)為，46系大圓柱實(shí)現(xiàn)大規(guī)模放量的前提，是要形成像18650般實(shí)現(xiàn)標(biāo)品化才能將成本優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致，才能有更大的市場(chǎng)空間。

破局量產(chǎn) 大圓柱裝備創(chuàng)新方案

· 逸飛激光

孟昌在演講中表示，逸飛激光專(zhuān)注于組裝段的智能裝備方案，針對(duì)于全極耳的新工藝，涵蓋了極耳成型、包膠、入殼、集流盤(pán)焊接、合蓋、封口、氦檢等全套工藝流程。單線(xiàn)效率50-300PPM（個(gè)/分鐘），兼容21/32/34/46/60等全系列圓柱全極耳電芯規(guī)格。

核心工藝系統(tǒng)上，逸飛激光在全極耳成型方面針對(duì)揉平和切折，提供了兩套不同的系統(tǒng)；在集流盤(pán)焊接方面，可提供過(guò)脈沖激光焊和連續(xù)激光焊兩種設(shè)備路徑；電芯的封口設(shè)備也可選擇激光焊接封口或者機(jī)械封口。

同時(shí)，為了提高整線(xiàn)的實(shí)際生產(chǎn)效率和管理效率，逸飛激光提供的解決方案中單線(xiàn)有超過(guò)7000個(gè)I/O點(diǎn)，數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)種類(lèi)多，基于逸飛的這一套MES系統(tǒng)可以充分進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)智能排產(chǎn)和自主協(xié)調(diào)，完成車(chē)間級(jí)制造執(zhí)行系統(tǒng)的升級(jí)。

· 上川精密

朱非甲博士介紹，基于大圓柱提出的更高的涂布一致性及質(zhì)量控制需求，基于集團(tuán)子公司上川精密的模頭調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)+銳奇精測(cè)的面密度測(cè)量經(jīng)驗(yàn)+華視智能的軟件及AI能力，華視股份推出了全閉環(huán)控制涂布系統(tǒng)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量交貨，在部分現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了COV小于0.2的涂布質(zhì)量。

其中，銳奇精測(cè)的1.5*12mm的光斑尺寸+自研的高精度測(cè)量傳感器+高可靠的測(cè)量工作站及電氣系統(tǒng)+成熟的測(cè)量軟件系統(tǒng)，帶來(lái)了3σ為±0.05g/㎡或±0.05%的重復(fù)精度；上川精密基于近10年的墊片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，可以通過(guò)墊片設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)5mm以?xún)?nèi)的削薄區(qū)及5μm以?xún)?nèi)的削薄；華視智能的Argusmart測(cè)量系統(tǒng)，可以進(jìn)行分辨率0.025mm的測(cè)量，滿(mǎn)足0.1mm以下的測(cè)量精度。

· 海目星激光

劉寶介紹，海目星激光圓柱切卷一體機(jī)率先攻克工藝技術(shù)難點(diǎn)，產(chǎn)能效率15PPM（極片長(zhǎng)度5.5m），張力波動(dòng)≤±5%，激光切割速度1.5m/s（全極耳狹縫工藝）。

突破性采用凹凸模設(shè)計(jì)的專(zhuān)利結(jié)構(gòu)，對(duì)極耳進(jìn)行預(yù)折及撫平拍平（經(jīng)過(guò)多次角度逐級(jí)成型），并通過(guò)6維度DOE技術(shù)優(yōu)化，進(jìn)一步防止了極耳成型后產(chǎn)生翻折和倒插，保障了卷繞電芯的安全性。

采用CCD與模切閉環(huán)控制，使極耳對(duì)齊度保持在±5mm以?xún)?nèi)的精度；新研發(fā)測(cè)厚與模切閉環(huán)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步提升極耳對(duì)齊度的控制精度。

· 清研納科

王臣博士表示，已量產(chǎn)的濕法電極目前面臨溶劑NMP引入具有生殖毒性、能耗高、占地面積大等困境，清研納科目前在干法電極制造擁有的底層技術(shù)包括：1、粉體直接成膜技術(shù)，2、自支撐膜片與涂炭集流體熱復(fù)合技術(shù)。

2021年10月，清研納科已建成年產(chǎn)能100萬(wàn)平方米的超級(jí)電容器用干法電極生產(chǎn)線(xiàn)。2023年10月，公司將拉通國(guó)內(nèi)首條鋰離子電池用干法電極生產(chǎn)線(xiàn)。目前公司與納科諾爾聯(lián)合研發(fā)的多輥連軋?jiān)O(shè)備采用8輥形式，幅寬達(dá)450mm，速度達(dá)30m/min。

審核編輯：湯梓紅