“叠技术”的迭代创新历经五年,已实现了对软包叠片、方形铝壳叠片的成熟应用。特别是电池大尺寸、大容量趋势下,伴随叠片设备技术进步,叠片工艺有望得到大规模应用。
可以看到,目前,全球主流头部电池企业未来产品均规划逐渐向叠片电池切换。如比亚迪、中创新航、孚能科技、远景动力、欣旺达、国轩高科等加快叠片工艺导入升级,推出面向TWh时代的新产品。
受益于此,自去年至今,多家锂电设备企业接连获得大单,叠片机占比不小。同时各领域设备厂加快切入叠片设备布局,推动技术工艺更新迭代,国产替代提速明显。
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头部电池企业切入叠片工艺
相比卷绕,叠片的性能优势显著:更高的能量密度、更稳定的内部结构、更高的安全性、更好的倍率性能、更长的循环寿命。
目前,全球TOP10动力电池企业中多数已采用叠片工艺。国内方面,BYD、中创新航、亿纬、国轩等均在动力或储能电芯中陆续导入叠片电池。
中创新航方面,于2019年推出全球首创全极耳叠片技术及产品;2022年Q2,结合了全极耳、热复合、超高速叠片等技术的新一代“全极耳热复合切叠一体系统”在中创新航的方形电池产线上效率和精度再次获得巨大突破,整机系统高达500pcs/min,叠片精度提升至0.25mm,大幅领先业内同类技术水平。
9月3日,欣旺达发布了SFC480超级快充动力电池产品。在结构创新方面,采用叠片&无连接片链接技术,电芯100%采用CT检测技术,使叠片精度达到±0.1mm,同时采用CCD在线检测防止不良率流出,进一步保障叠片精度。
同月,软包龙头企业孚能科技也推出全新动力电池解决方案——SPS(Super Pouch Solution),采用其最新研发的大软包电芯,采用全极耳和叠片工艺,使电芯拥有更低内阻和更好的低温放电表现。
11月1日,孚能年产30GWh新能源电池项目在江西赣州开工。据悉该项目将规划生产SPS大软包电池。
同时,还有如亿纬锂能今年也多次对外表示,大圆柱电池和叠片铁锂电池将是公司重点布局和发展的产品方向。
而除了动力领域外,储能领域也将成为叠片电池出货的新增长极。
当前,储能电芯为降低单位成本,往大容量电芯发展,大容量电芯更适配叠片路线。多家储能厂商正在快速导入280Ah、300Ah及以上容量储能电芯,广泛应用到户用家储、国内工商业储和源网侧储能项目中。
比如,10月20日,亿纬锂能就发布了全新一代储能电池LF560K,采用超大电池CTT技术及“叠技术”,具备成本和效率优势。
据悉,针对超大电池面临的关键技术难题,亿纬锂能采用“叠技术”,以解决LF560K电池在电子电导集流设计和可生产性上的技术难题。
一方面,叠片芯包极耳数量变为2倍,解决了电子电导的集流问题,并实现产品DCIR降低8%;另一方面,叠片取代卷绕,单极片长度缩短100倍,电芯生产总良率可以增加3%。
据称,亿纬锂能3.0堆叠技术可以实现0.2s/片的极限叠片速率,匹配CTT超大电池技术,得益于大的极片面积,单台叠片设备产能可达到1.3GWh。
目前,公司560k超级工厂已在云南、青海等地建设,预计2024年第二季度将开启全球交付。
可以预见,随着叠片工艺在储能电芯的渗透率提升,市场空间预计将进一步打开。
02
频获叠片机订单 多家设备厂受益
叠片工艺加速导入,多家设备厂商已获批量订单。自去年以来,随着头部动力电池厂积极扩产,一众国产设备商的叠片机已经大批量中标,未来叠片机国产替代趋势日益明朗。
其中,包括先导智能、利元亨、海目星、科瑞技术、赢合科技、格林晟、福能东方(超业精密)、吉阳、亿鑫丰、中天和、新宇等积极布局叠片设备市场。
目前,叠片机为技术路线主要分为4类:Z字型叠片机、切叠一体机、热复合叠片机和卷叠一体机。
国内厂商多应用Z字型叠片机、切叠一体机,包括先导智能、利元亨、格林晟、科瑞技术、赢合科技、超业精密等;热复合叠片机相对而言技术难度更高,国内如先导智能、吉阳智能等采用。
国外以LG新能源为例,采用的是卷叠一体机,效率较高但受LG专利保护。
订单方面,目前,先导智能叠片机已获大批量订单,如今年3月中标200+台叠片机订单(切叠一体机和热复合叠片机)。据悉,2021年,先导智能叠片设备出货量高达400余台,2022年有望再创新高。
利元亨此前一季度切叠一体机的签约量较以往大幅增长,预计2022年将继续保持强劲的热销态势。
就市场空间而言,随着叠片工艺持续切入,到2025年软包以及长薄型方形电池需求量合计将超1300GWh,对应叠片机设备空间将超300亿元。
同时,各设备厂商持续发力,将有效改善叠片缺陷。当前设备厂商正积极寻求叠片设备、工艺突破,努力将叠片工艺向高效率、高精度、高良品率方向推进。
先导智能目前热复合叠片单机效率在0.125s/pcs,双工位切叠一体机的叠片效率在0.35s/pcs/工位,已达到或者超出日韩设备水平,领先全球。
利元亨动力切叠一体机采用高速叠片工艺,目前叠片速度可达0.15s/pcs,同时正在开发整机0.125s/pcs的超高速叠片工艺。现已获得行业头部企业的广泛认可,实现批量生产。
同时,除了先导智能、利元亨等深耕锂电行业多年的设备商外,叠片机环节也涌入了较多新进入者,此外奥特维、博众精工等光伏和3C行业设备商也不断涌入叠片机环节,将不断推动叠片路线变革并持续提升叠片效率。
比如,今年7月24日,博众精工公告称,公司于7月21日收到《中标通知》,公司中标蜂巢能源在盐城二期基地的锂电生产设备项目,中标金额约2.02亿元,中标内容为高速切叠一体机。
此外,叠片工艺对极片裁切设备要求更高,五金模具作为当前主流裁切设备有望受益,如德新交运(致宏精密)等。同时,未来随着激光裁切设备的技术突破,也有望带来新的增量,如海目星、赢合科技等。