【时代高科•高工会议】嘉拓智能锂电设备四大技术“出牌”

  本文转载至微信公众号“高工锂电”，贝壳投研经授发布。 

 全球动力电池大规模爆发前夜，锂电设备需求急剧攀升。而中国作为全球锂电装机量主导市场，2020年全球装机占比65%，拉动国内电池企业涂布机订单大幅上涨。

 在锂电生产工艺关键一环的涂布环节，国产涂布机已占据主导地位，相关数据显示，2020年全国各电池企业大型涂布机的订单达418台，其中国产设备占比超86%，进口设备占比不足14%。预计2021年仅极片涂布机需求量增加超50%。

 深耕锂电涂布领域16年，嘉拓智能涂布机产品行业领先，获国内外主流客户青睐。2020年涂布机年销售订单增长超一倍，各类涂布机合计出货近400台。

 嘉拓智能近期围绕极片涂布、高效干燥技术、干法电极、高效卷绕机等行业热点做了精彩分享，展示了嘉拓智能技术研发实力及最新进展，让客户更好的了解嘉拓智能产品的同时，也与产业协同共进。

 此外，嘉拓智能通过布局新的技术团队及并购等方式，历时两年多，低调培育新品，这次展会首次携卷绕机亮相。嘉拓智能其他主推产品还有注液机、模切机、叠片机 、氦检机等。

极片涂布瓶颈及三大解决方案

 嘉拓智能产品总监朱高稳分享了《锂电池极片涂布瓶颈及解决方案》，围绕锂电池极片涂布现状、瓶颈及相应的解决方案展开。

 因各家电池企业材料、工艺、配发等均存在较大差异，涂布机需求也各异。此外，工艺需求不断变化，涂布机已经成为产能的瓶颈之一。

朱高稳强调，其中极片涂布环节，干燥则是极片涂布的最大阻碍。如正极领域存在溶剂超高会导致安全风险，边缘涂陶瓷与浆料的干燥融合问题，LFP浆料存在干燥开裂等缺陷；负极领域存在厚层涂布、开裂、卷边等缺陷，薄基材打皱、断带，无增塑剂工艺干燥缺陷等等。

 作为涂布机领域领先企业，嘉拓智能给出了其解决方案，包括正负极涂布机独立定制、先进工具仿真技术及新的干燥技术。

 一是正负极涂布机独立定制。因正负极涂布的差异越来越大，且对涂布速度、质量要求逐步提升，传统的正负极涂布设计一致的思路已不适应，更需从干燥、结构、供料、模头等多维度针对性的专门设计，正负极涂布机分别定制。

 二是利用先进工具仿真。如在没有打样验证时间，要求一次做到位时，可以采用仿真模拟技术；此外还有理论研究与实验测试结合，对客户现场大量数据收集及系统分析，以及对瓶颈问题微观上深入研究等。

 三是包括微波干燥、油红外干燥、电红外干燥、电磁加热干燥等新的干燥技术的研发及使用。

高效干燥技术

动力电池产能急剧扩张下，于锂电涂布干燥设备而言，对单位烘箱长度的产能要求越来越高。

 如嘉拓智能涂布干燥设备电极涂层每米长度烘箱生产速度在1-2[(m/min)/m] ，隔膜涂层现有生产速度1-8 [(m/min)/m ] 。但为满足产能需求，未来烘箱的生产性能还需翻倍。

 干燥阶段主要涉及预热及恒速阶段、降速干燥段、毛细扩散段、蒸汽扩散段，其中高速干燥限制因素主要是干燥均匀性及粘结力下降。

 嘉拓智能研发项目经理杨赛强介绍，若干燥均匀性不够，则会造成边缘过干（小范围3-5mm）、边缘过湿、卷曲开裂等问题；同时烘箱热惯性大，不同热机时间，相同干燥条件，干燥效果完全不同，也会引发起涂稳定性、适应性不佳。

 杨赛强认为，包括热风对流、红外辐射、接触传导等增强能量输入，是实现高效干燥的有效途径。

干法电极涂布设备开发

动力电池规模扩张，尤其是TWh时代的来临，现有湿法涂布工艺难以实现如此庞大的生产规模。而同时能耗、安全、环保要求多重压力下，干法电极应运而生。

战略产品部项目经理张锐博士透露嘉拓智能也在积极布局干法电极涂布设备的开发。

 张锐指出，干法电极制造技术即在电极制造过程中不添加溶剂，如去离子水、NMP等，同时简化工艺，包括去除干法混料技术、干法涂布技术，去除溶剂回收/NMP精馏设备以及去除绝大部分烘箱设备等。

基于此，该技术存在明显的优势，包括减少设备成本和厂房面积、减少制造成本、实现厚电极制造，实现固态电池技术、正/负极补锂技术等最终实现安全型、环境友好型绿色工厂。

但显然传统湿法涂布+烘箱设备不适用于未来干法涂布工艺，而干法电池制造技术涉及新的混料、粉料输送、涂布/电极膜成型、辊压、薄膜复合等工艺，衍生出多个品类的新设备和新技术，目前主要专利和技术在国外，国内缺乏相关领域的突破和创新。

嘉拓组建了专门团队进行此技术的研究，目前嘉拓已开发出相关实验设备，正在进行工程化改造，期望在一到两年内形成产品。

极限制造要求下的前段装备智能升级

 嘉拓智能战略产品部总监周研认为，动力电池规模化扩产，电池企业极限制造探索，对锂电设备配套提出更高要求，智能制造、无人化引入成为必然。 

而智能制造为锂电设备解决问题引入了新的手段和方法，从原来解决问题到对问题的预警，对问题的预判的新方法，这也是系统的对智能制造的理解。同时对关键设备的评估，健康平台的管理、性能衰退，发现早期异常，与工艺逻辑相结合，帮助客户达到智能制造的目的，无论是人数的减少、良率、稼动率提高，最终达到综合性能的最佳。

 此外，周研还分享了嘉拓智能在智能制造转型过程总结的锂电厂商将集中面临三大问题，一是软件的边际成本极低，容易形成马太效应；二是智能化需要制成过程中数据训练模型，保障准确的数据传递；三是要求企业有一定的软件基因。

 他建议，设备企业应重点通过合作构建最优秀的制成系统，并完善单机性能，优化制成原理；同时关注去中心化管理，注重底层快速响应 。而不应单纯关注生产过程，还需关注设备开发的智能化、设备应用智能化，包括制造系统、产线优化、关键设备、关键工艺及过程监控与追溯等多个环节。

在此背景下，第二届中国新能源新材料（宁德）峰会暨2021第十四届高工锂电产业峰会将在宁德富力万达嘉华酒店举行，此次峰会主题为“开启新能源新时代”。

  此次峰会由宁德时代、高工锂电、宁德市人民政府联合主办，由高工产业研究院、宁德市工信局联合承办，峰会由智佳能总冠名，思客琦、海目星激光联合协办。

 届时，作为本届峰会的赞助商，嘉拓智能现场将与来自整车、材料、设备、回收等超500位企业锂电产业链高层共同探讨锂电装备的最新进展及未来发展趋势。