车用动力电池制造的现状及未来20160928

车用动力电池制造的现状及未来深圳吉阳智云科技有限公司阳如坤2016-9-28目录1、动力电池产业的作用和意义2、动力电池制造现状3、动力电池制造的未来4、动力电池制造面临的挑战新能源动力电池产业的作用及意义发展新能源汽车是国家战略的需要：我们的石油对外依存度大于60%，我国的库存石油仅够使用15天；发展新能源汽车是我国迈向汽车强国的必由之路----习近平；是新经济、中国制造转型的抓手---李克强；是我国在世界经济转型、实现弯道超车的依赖；电动汽车是给老百姓带来实惠的产业；电动汽车存在的理由：节能环保；运行经济性；智能化载体！新能源汽车发展的机会电动汽车成为中国制造强盛的必然选择，发展趋势不可逆转：不论某个企业出现重大失误或安全隐患；不论油价如何走低；锂离子电池成为未来5-10年车用动力电池的首选；中国新能源汽车世界第一：2016年上半年中国新能源客车产量34318辆，同比增长56.8%。上半年的产量中8米纯电动客车占比49%；2016年1-8月累计销售乘用车18万台，同比增长136%；纯电动12.2万台，同比增长188%；世界同步技术起跑线；创新增长，创新活力；动力电池产业发展的意义资源节约、新能源汽车、清洁能源、储能应用等。成为产业发展的依赖动力电池成为一种特别产品—母产品对一个或多个产业发展起到基础、带动、引领、决定作用的产品如CPU,机器人、钢铁等；母产品制造：尽量单一化，标准化，系列化，做精、做细、做到极致。优秀制造是动力电池制造产业走向强盛的必由之路；目录1、动力电池产业的作用和意义2、动力电池制造现状3、动力电池制造的未来4、动力电池制造面临的挑战中国动力电池制造的现状电池标准缺乏，尤其是尺寸规格标准不足；没有统一的制造规范，靠各家苦苦摸索；动力电池制造安全性面临严峻挑战；规模小，低端产能过剩，高端产能不足；对动力电池结构、制造工艺研究不足；制造合格率低80-90%，安全差，成本高。锂离子电池制造标准锂离子电池设备标准电池产品标准规定电池制造装备的要求、规格、性能、使用、维护、验收、服务的相关规范；规定锂离子电池制造过程的规范：生产操作、质量控制、生产管理、交付和服务的相关规范；规定锂离子电池的性能、规格、使用、检验、验收、替换的规范；锂离子电池的三类标准产业的基础标准的重视程度第一批10家企业，36个型号，没有一个相同的，如此多的品种。第二批7家，第三批8家，第四批31家。共计：56家，估计会有150个以上型号。这么多型号：为什么？差异化竞争？技术不成熟？自以为是？还是没有制造理念？结果：结构不同，工艺不同，装备不同，很难积累，合格率低，设备运转率低，制造成本高。可大规模制造的电池规格圆柱电池型号：18650/21700电池容量：2200mAh～4000mAh方形卷绕硬壳VDA电池代表型号：27148105，45173115电池容量：28Ah,88Ah叠片软包、硬壳型号18100150，0914891电池容量：20Ah～25Ah153建议：我们只对6-10个尺寸的电芯尺寸作为推荐标准，做到极致：以方便突破制造、积累经验，减低成本！426制造精度保证安全、一致性：合浆均匀性，粘度、固含量精度，涂布精度；卷绕、组装、注液、化成精度；制造过程控制安全性水分控制、灰尘控制；毛刺控制、极片保护；制造数字化提升安全性、一致性数据收集、设备互联互通（M2M）；基于智能化成的大数据失效模式分析优化。动力电池的制造安全性方形卷绕内部结构隔膜褶皱导致电池的细微变化电芯压扁带来的问题压扁前后厚度变化：0.707mm0.762mm，增大：7.8%（间隙出现）循环充放后的卷绕电池卷绕方型电池充放电100次后折叠处的极片掉粉情况。什么原因？正极负极隔膜卷后压扁极片间的间隙增大，形成缝隙。影响极片间的贴合。电解液不够富裕时，影响这部分容量的发挥。充放电时极片的膨胀和收缩不一致。卷绕张力导致的极片变形我们的工作：可积累的持续改善e我们的工作：可积累的持续改善隔膜张力导致的隔膜变形02电池制造管控03电池量产体系04电芯认可评估标准05电池应用评估工艺、生产、品质标准建立100只，1000只，10000只容量、内阻、自放电、一致性、耐久性、可靠性等.不同应用条件下电池的组合标准电池制企业制造标准01材料承认书测试、认可、替代标准.动力电池需要大规模制造合格产能低；一致性差；安全性差；维护麻烦；成本高。实验线、中试线、不具备规模的产能；大规模制造智能化制造现状1MWh未来实现1-5GWh动力电池的制造系统构成电池制造的制造利润阶梯YourCompanynameorLOGO2190%Х88%=79.2%12%利润空间96%Х95%=91.2%合格率材料利用率99%Х98%=97.7%18.5%利润空间产出率动力电池制造目前的瓶颈状态201620202025目录1、动力电池产业的作用和意义2、动力电池制造现状3、动力电池制造的未来4、动力电池制造面临的挑战动力电池路线图目标内容现在---20202020-20252025-2030电池体系磷酸铁锂，三元固态、锂硫锂空气电池电池容量单体：350Wh/Kg系统：200Wh/Kg单体：400Wh/Kg系统：250Wh/Kg单体：500Wh/Kg系统：300Wh/Kg成本0.8元/Wh0.6元/Wh0.4元/Wh寿命2000次2500次3000次制造设备互联互通互操作智能制造虚拟现实制造动力电池路线图--新体系电池单体能量密度350Wh/Kg400Wh/Kg500WH/Kg高精度：涂布精度：±1μm；Overhang:0.2-0.3mm高速：涂布：60-70M/min；卷绕：1M/S；叠片：120-300PCS/min；生产线:30-45PPM;18650450PPM高可靠性：单机平均无故障时间MTBF>1万小时；无人化：No-touch,不仅仅是为了减人，全受控，AGV；可视化：合浆，涂布，组装实现在线检测控制，生产数据在线，网络化控制，工具数据在线；信息化：整线网络监控，信号到信息，MES；

大规模、智能化化制造---三高三化大规模智能化

动力电池制造目标路线图2016年——2020年2021年——2025年2026年——2030年一次制造合格率材料利用率1—4GWh产品品种单线产能一致性容量，内阻自放电（变异系数）4—8GWh8—10GWh90%升94%150种降到80种94%升到98%98%升到99.8%88%提升90%1.2%降到0.8%80种降到20种最终10种0.20降到0.130.3%降到0.1%90%提升94%94%提升98%动力电池制造目标路线图2016年——2020年2021年——2025年2026年——2030年制造成本元/Wh多物理场模拟设计数字虚拟制造数字化产品开发智能制造成熟度AR/VR同步制造分析数据用生产过程监控；工业以太网接口评估生产过程和管控情况；机器可以直接连上互联网自动生产过程设计和管控；通过网络服务访问其他机器0.25降到0.200.13降到0.081.2%降到0.8%动力电池智能制造系统构成工业控制网络料浆制备系统涂布系统极片制备系统包芯制备系统电芯装配系统干燥注液系统化成分容系统配组检测系统强电生产辅助系统给排水空调净化干燥除湿循环水冷压缩空气真空生产辅助系统监控中心先进制程控制（模型库、算法库等）制造质量闭环（视觉检测、X-RAY检测等）生产过程监控中心物流监控中心（化成、成品立库）集成数据管理平台LIMS系统阳极浆料配比样品分析？阴极浆料配比样品分析？电解液成分样品分析？。。。。。批次管理标识管理生产管理质量管理KPI分析集成中间件经营管理层制造执行层过程控制层基础设备自动化电池设计？浆料配方设计生产计划采购库存成本核算产品销售决策分析BMESERP产品设计生产模型生产数据获取配组管理目录1、动力电池产业的作用和意义2、动力电池制造现状3、动力电池制造的未来4、动力电池制造面临的挑战大规模、智能化制造实现路径单一型号：10个以内的标准型号；单线产能：5-10Gwh；全过程检测与监控；动力电池的数字化设计制造过程连续一体化；设备的互联互通操作；动力电池的零缺陷制造；制造挑战---全过程检测与监控使用保护：检测、追溯、维护、大数据管理。所有来料、过程，影响质量、安全、一致性的因素全部：检测、预判、控制。材料制造：正极、负极、隔膜、电解液、零件；电芯制造过程：制浆、制片、芯包、装配、注液、化成；制造安全性：粉尘、毛刺、湿度、保护；PACK制造：联接、检测、热设计、使用条件设计、制造；制造挑战---动力电池数字化设计基于材料基因组的材料设计：电池材料计算；高通量材料实验；材料数据库；电池失效分析；材料配组设计：模型、经验、价值库；多物理场模拟、分析设计：电子、温度、应力、电磁场、流体场；可制造性设计：DFx设计；可回收的设计：20%的剩余价值；532模型。（50%动力:30%储能:20%回收）。制造过程的连续一体化制浆过程的连续一体化干燥烘烤连续一体化制片过程的连续一体化设备互联互通互操作——单元CPS动力电池透明工厂的网络架构EAP动力电池零缺陷制造质量闭环的分类工序内部环（工序）局部闭环（极板、电芯组装、化成、模组及pack分段）整体闭环（电芯、模组）质量闭环的控制是使用原则先工序环再局部环最后整体环零缺陷制造---失效模式分析IQC极板制造电