封装的核心工序:卷绕更贴合实际,叠片代表高性能的未来

不同的封装形式意味着核心制造工艺的差异化,形成卷绕和叠片两种技术。圆柱电池通常采 用卷绕工艺制作而成,软包电池则需应用叠片工艺,方形电池两种工艺皆可(当下主要为卷 绕)。1)卷绕是将制片工序或收卷式模切机制作的极片卷绕成电芯,原材料按照负极、隔膜、 正极、隔膜的顺序进行卷绕;2)叠片是将模切工序中制作的单体极片叠成电芯,例如典型的 “Z”字形叠片,正负极分别叠在隔膜两面,隔膜以“Z”字形穿行其间而隔开两极。

卷绕和叠片的工艺环节存在差异,使工艺更换将涉及产线的更新与再投资。电芯在卷绕或叠 片前都需要经历搅拌、涂布、辊压等环节,核心差异在于:1)卷绕工艺需要应用制片机和卷 绕机,制片是卷绕前一道工序,包括对分切后的极片焊接极耳、贴保护胶纸、极耳包胶等;2)叠片工艺主要需采用模切机与叠片机,叠片之前先进行模切,将分切后的涂布的极片冲切 成型。工序的差异带来设备的不同,工艺的更换意味着进行产线的更新和再投资。

工艺更换需要对工艺进行严格论证,当下卷绕更符合产业化需求。理论上,叠片工艺制得的 电芯产品在综合性能上优于卷绕工艺,包括能量密度、循环性能及安全性能等方面,主要系 卷绕电芯存在多处弯折区域和集流体焊接区域,内部空间利用率低,并且会有卷绕张力的不 均匀和形变等现象,而叠片电芯界面反应更均匀,活性物质容量能够得到充分发挥。但在实 际应用中,卷绕的生产效率更高,叠片则会面临虚焊、极片毛刺、粉尘等问题,控制和操作 难度更大,需要进一步开展相关设备改进、提升工艺效率。

品质升级的诉求之下,持续优化的叠片工艺逐渐导入。新能源汽车的发展逐渐从政策驱动切 换为消费驱动,对于产品的质量要求提升,体现在动力电池领域,对工艺品质提出了全面升 级的要求。传统的卷绕工艺切合规模量产要求,但叠片对于电芯性能的提升更为明显。随企 业对工艺的精进,叠片工艺开始逐渐导入。蜂巢能源已于 2019 年 4 月率先发布首款车规级 方形叠片电池,其一期工厂应用的高速叠片工艺效率已达到 0.6 秒/片(传统为 1 秒/片),二 期有望提升至 0.45 秒,三期将达到 0.25 秒以超越卷绕工艺效率。蜂巢能源之外,比亚迪的 刀片电池也采取叠片工艺,宁德时代、松下等优质电池企业也有在 2022 年之后导入叠片的 计划。我们认为,对电池品质的高要求将推动叠片技术继续精进。

工艺格局演化之思:先进技术与产业实践的契合是发展关键

全球范围内,不同封装形式电池均有一席之地,但市场竞争力已有差异。2020 年全球动力电 池装机 142.8GWh,同比增长 21%,CATL、LG 化学、松下分列装机前三。从封装类型看, 装机 TOP3 的主营类型不同,CATL 为方形、LG 化学为软包、松下是圆柱。从市场竞争力 看,TOP10 主要是软包和方形电池企业,其中韩系企业聚焦软包,中国企业主营方形居多。短期部分企业为满足下游整车要求,推出其他封装类型产品,如 LG 化学为特斯拉供应圆柱 形电池,并且取得较好的装机量;但长期看,为提升企业竞争力,向更好封装类型切换的动 力提升,如松下已开发出方形产品,避免单一的圆柱业务阻碍发展。

中国区域方形电池为主流,2020 年以来圆柱电池份额有所提升。2020 年中国动力电池出货 量约 80GWh,同比增长 12.7%,其中方形电池占比达到 81%,是主流的封装形式。另一方 面,受益特斯拉国产 Model 3 销量高增,因其搭载 LG 化学三元 811 圆柱电池,因此圆柱类 型出货量占比有所提升,我们预计未来特斯拉 4680 大圆柱带动下有望保持一定份额。分企 业看,中国 2020 年装机 TOP10 中,有 6 家企业主营方形电池,支撑方形装机。

特斯拉与松下的合作使圆柱封装盛极一时。1992 年日本索尼发明锂离子电池,随后选择稳妥 可行的 18650 圆柱电池技术满足消费电子需求。索尼之后,日本松下在 1994 年开始锂电研 发,2008 年收购三洋电机成为全球最大锂电供应商。当镍氢电池因涉及专利侵权而使得丰田 无法在纯电动车上使用该类型后,丰田及松下分别在 2010 年向特斯拉投资 5000 万及 3000 万美元,致力于锂电池系统在动力领域的应用。松下与特斯拉自 2008 年起合作逐渐深入, 并成功将圆柱电池推广到电动汽车:2008 年 Roaster 采用 18650 LCO 电芯,2012 年 Model S 及 2015 年 Model X使用 18650NCA 电芯,直至 2017 年 Model 3 搭载 21700 电芯。独家 供应特斯拉圆柱电芯,松下动力业务跟随特斯拉发展壮大。2017 年松下全球装机约 9.9GWh, 份额为 16.7%排名全球第一。圆柱电芯受到青睐,主要系工艺成熟、一致性强。但圆柱电芯 的劣势在于单体电芯容量小,因此在动力领域需要大量电芯组成电池包,增加管理的复杂程 度。特斯拉匹配圆柱电池包的电池管理系统技术世界领先,未来将推出 4680 大圆柱电芯。

中国新能源商用车的推广使方形成为主流,德系车企对方形的推崇则壮大三星 SDI。中国新 能源汽车的快速发展首先得益于新能源商用车的增长,主要系初期给予较多政策倾斜。商用 车尤其是客车对于动力电池容量要求高,需要数百 Ah,圆柱电池应用难度大,此外软包则在 内部胀气和外部穿刺时容易漏液,而方形封装形状规整、空间利用率高,与软包相比成组难 度小,因此成为首选。2014 年全球份额最大封装形式为方形,且中国动力装机排名前五均为 方形企业。在欧洲,德系车企偏爱方形,主要系车企注重安全,认为方形更符合车规级设计, 三星 SDI 通过与博世合资成立动力电池企业 SB Limotive,成功进入德系车企供应链。三星 SDI 与宝马的合作深度逐渐提升,2013 年成为宝马核心供应商。三星 SDI 在深厚的技术积 淀基础上(1999 年进入电池领域)成长为方形动力电池龙头。

LG 化学技术深厚,新能源车性能提升进入一定的瓶颈期,软包封装的高比能优势将凸显。LG 化学具备化学品和材料基础,在消费类软包电池领域已有多年积淀,研发出世界第一款 阶梯式和六角形软包电池。2009 年现代起亚混动汽车搭载 LG 化学软包电池,2010 年则应 用到通用雪佛兰 Volt,LG 化学合作的车企逐渐增加,至今仍是拥有最多全球优质客户的动力 电池企业,配套的车型数量多。另一边,销量快速增长的日产 Leaf 搭载 AESC 的软包电池, 2014 年 AESC 全球市占率达 16.2%。但此后因特斯拉崛起叠加中国新能源车市高景气,软 包份额开始下降。值得注意的是,应用软包的车企仍然较多,但还需等待相关车型的高景气 到来。随着电池材料体系性能瓶颈期的出现,软包封装的高比能优势开始凸显。工艺的精进 也在改善软包成组效率低、一致性差等问题,软包的导入逻辑持续强化。

来源:DT新材料

新材料智库

#平潭大小事# 第四届中国国际进口博览会将于5日至10日在上海举办。昨日,记者从实验区经济发展局获悉,平潭分团将赴上海,拜访在沪企业,推介平潭政策。本届进博会由企业商业展、虹桥国际经济论坛、国家综合展、专业配套活动等部分组成。共设食品及农产品、汽车、技术装备、消费品、医疗器械及医药保健、服务贸易六大展区,设立乳制品、农产品、智慧出行、康复养老、生物医药、创新孵化等专区。(中国平潭) ​

【新规 | 下周起,天津人的生活有大变化!】下周一就是11月1日了

眼瞅着2021年只剩下

最后两个月

不免感慨时光匆匆

年初列的小清单都完成了吗

年终的小目标

还差多少才能完成呢

11月的大幕马上拉开

天津海河传媒中心

马上迎来三周年生日

名咖寄语、主播同贺、城市光影、

多元互动、综艺展演、粉丝福利等

系列活动

即将精彩呈现

与此同时

天津人的生活将在11月

发生重要变化



集中供热提前开启

采暖补贴即将发放

楼梯间禁停电动车

……

一大批新规正组团来袭

关乎看病、购物、出行等方方面面

每一个都会影响天津人的工作和生活

赶紧来看看!

天津新规

11月1日起,天津正式供热

为深入贯彻落实以人民为中心的发展思想,保障全市人民温暖过冬,按照《天津市供热用热条例》和气象综合会商结果,经市委、市政府批准,我市2021-2022采暖期于2021年11月1日零时起正式供热,达标运行。(详情)

天津职工将有两笔补贴到账

自2007年开始,无论是否享受集中供热,在每个采暖季节,用人单位还应为职工每人发放集中供热采暖补助费185元。另外,从2008年起我市职工冬季取暖补贴标准由235元提高到335元,工作满一年以上可享受。这两项补助发放时间在11月15日至明年3月15日期间。

天津发布电动车充电新规

共用走道、楼梯间等处禁停电动车

日前,天津市第十七届人民代表大会常务委员会第二十九次会议修订了《天津市消防条例》,将于2021年11月9日起施行。其中明确,市和区人民政府应当推动新建、改建、扩建电动车集中停放场所以及充换电设施。禁止在共用走道、楼梯间、安全出口等公共区域停放电动车。(详情)

天津这些医疗机构将新增

中医药科室

日前,《天津市中医药条例》经市十七届人大常委会第二十九次会议审议通过,自2021年11月1日起施行。提出政府举办的综合医院、妇幼保健机构和有条件的专科医院应当设置中医药科室。社区卫生服务中心、乡镇卫生院应当设置国医堂。(详情)

天津行政调解将有规可依

《天津市行政调解规定》自2021年11月1日起施行,共39条,用于规范行政调解活动。(详情)

天津司机注意

外地车进京证限行区域扩大

2021年11月1日起,“外地车限行政策新规”将在北京正式实施,外地车辆进京证限行区域扩大,只要进入北京市行政区内道路行驶就需要办理进京通行证。此外,二环(含)内全域将实行外地车禁行政策。(详情)

天津学子注意

2022年高考11月1日起报名

2022年天津市普通高校招生全国统一考试报名工作将于2021年11月1日开始。应届毕业生须于2021年10月31日(含)前取得我市常住户籍,具有我市高中阶段学校高三年级1年学籍并实际就读。同时开启报名的还有天津艺术类专业市级统考和体育类专业市级统考。

构建特色乡村振兴格局

天津出台乡村振兴促进条例

日前,《天津市乡村振兴促进条例》经市十七届人大常委会第二十九次会议审议通过,自2021年11月1日起施行。明确提出构建具有天津特色的乡村振兴格局,打造现代都市型农业升级版。(详情)

天津出台全国首部

促进“碳达峰、碳中和”省级地方性法规

日前,《天津市碳达峰碳中和促进条例》经市十七届人大常委会第二十九次会议审议通过,自2021年11月1日起施行,这是全国首部促进“碳达峰、碳中和”省级地方性法规。(详情)

《天津市促进智能制造发展条例》施行

日前,《天津市促进智能制造发展条例》经市十七届人大常委会第二十九次会议审议通过,自2021年11月1日起施行,明确本市促进智能制造发展应当坚持创新驱动、市场主导、融合发展、安全可控、系统推进的原则,深入推进制造业数字化转型、网络化协同、智能化变革。(详情)

天津发文保护石油天然气管道

日前,《天津市石油天然气管道保护条例》经市十七届人大常委会第二十九次会议审议通过,自2021年11月1日起施行,明确任何单位和个人不得实施危害管道安全的行为。(详情)

全国新规

不得进行“大数据杀熟”
《个人信息保护法》11月1日起实施

十三届全国人大常委会第三十次会议8月20日表决通过《中华人民共和国个人信息保护法》,自2021年11月1日起施行。明确不得过度收集个人信息、大数据杀熟,对人脸信息等敏感个人信息的处理作出规制,完善个人信息保护投诉、举报工作机制……这部专门法律充分回应了社会关切,为破解个人信息保护中的热点难点问题提供了强有力的法律保障。

京津冀及周边将实施钢铁行业
错峰生产

近日,工信部、生态环境部发布《关于开展京津冀及周边地区2021-2022年采暖季钢铁行业错峰生产的通知》。实施时间为2021年11月15日至2022年3月15日。实施范围为北京市,天津市,河北省石家庄、唐山、邯郸、邢台、保定、沧州、廊坊、衡水市以及雄安新区,山西省太原、阳泉、长治、晋城市,山东省济南、淄博、济宁、德州、聊城、滨州、菏泽市,河南省郑州、开封、安阳、鹤壁、新乡、焦作、濮阳市(含河北省定州、辛集市,河南省济源市)。承德、张家口、秦皇岛、临汾、日照、临沂、潍坊、泰安参照执行。

《电动汽车换电安全要求》上线

5月13日,市场监管总局(国家标准委)批准发布《电动汽车换电安全要求》国家标准,这是汽车行业在换电模式领域制定的首个基础通用国家标准,有助于提升换电电动汽车在机械强度、电气安全、环境适应性等方面的安全水平,保障换电电动汽车的安全性。这一国标将于 2021 年 11 月 1 日起实施。

制造业中小微企业
11月起可缓缴税款

10月27日召开的国务院常务会议决定,对年销售收入2000万元以下的制造业小微企业(含个体工商户),其实现的税款全部缓税;对年销售收入2000万元至4亿元的制造业中型企业,实现的税款按50%缓税,特殊困难企业可依法特别申请全部缓税。缓税自今年11月1日起实施,至明年1月申报期结束,预计可为制造业中小微企业缓税2000亿元左右。

特种作业操作证
电子证照标准来了

10月18日,应急管理部发布《关于印发特种作业操作证电子证照标准的通知》,自2021年11月15日起实施。通知明确,特种作业人员取得《中华人民共和国特种作业操作证》后,方可上岗作业。特种作业操作证目前支持的作业种类包含电工作业、焊接与热切割作业、高处作业、制冷与空调作业等,还包括煤矿、金属及非金属矿山作业、危险化学品行业、石油天然气作业等。

绿色食品防伪标签
11月1日起停止印制

为适应绿色食品事业发展的需要,进一步规范绿色食品标志使用,方便绿色食品获证企业用标,中国绿色食品发展中心决定停止印制绿色食品防伪标签,推行使用粘贴式标签。

2021年只剩最后2个月了

与其感慨时光匆匆

不如全力以赴奋斗

为今年画上一个满意的句号!

https://t.cn/A6Ms4ZuA


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