根據預測,2021年中國汽車總銷量有望達到2610萬輛,其中,新能源汽車銷量340萬輛,同比增長1.5倍,占比超過13%,這一增速超過了此前大家的預測,新能源汽車發展進入快車道。新能源汽車的快速發展帶動了動力電池的高速增長。對于電動汽車來說,所謂的“三電”,即電池、電機、電控是其核心。目前來說,動力鋰電池是最主流的電池技術,其涉及上下游范圍廣、行業機遇多。在看本文前,請大家識別下方二維碼加入鋰電池產業鏈微信群
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動力電池生產流程一般可以分為前段、中段和后段三個部分。其中,前段工序包括配料、攪拌、涂布、輥壓、分切等,中段工序包括卷繞/疊片、封裝、烘干、注液、封口、清洗等,后段主要為化成、分容、PACK等。我們就來看看涉及的材料和設備。當然,這里小編僅僅是列出部分主要設備,其他的還請大家加群來補充。? ? ? ?
動力鋰電池的電池包一般可分為電芯、模組、箱體、熱管理系統、電氣系統、BMS等部分,他們的設計、結構、功能等涉及不同的知識和技術、不同的材料。
圖:電池包,億緯鋰能電池電芯部分主要由正、負極材料、電解液、隔膜組成。動力電池材料從正負極開始,主要有鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、磷酸錳鐵鋰、鎳鈷鋁等,負極材料有:石墨、石油焦、硬碳負極、碳硅負極、導電添加劑、碳納米管、導電石墨、導電炭黑、負極輔材、增稠劑、分散劑、納米硅粉等。這些類型材料種類眾多,同時又有各種輔材,添加劑,形成了一個龐大的產業鏈。
圖:鋰電池正極材料,南通瑞翔新材料? ?
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圖:鋰電池負極材料,埃肯???

圖:二氟草酸硼酸鋰,多氟多??
在正負極材料生產過程中粉體制備,燒結,噴霧干燥等設備尤為重要,在工廠生產投資中占據很大的比例。砂磨機,陶瓷配件,研磨介質,粉體輸送,粉體干燥,熱工裝備,包裝出庫等等。

圖:砂磨機,常州龍鑫?
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圖:砂磨機,瑯菱機械
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圖:砂磨機陶瓷配件及研磨介質,康柏陶瓷
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圖:失重式喂料機,東西貿易-久保田

圖:正負極材料生產線示意,布勒


圖:噴霧干燥生產線示意



圖:鋰電池正極材料燒結生產線示意,?合肥恒力
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圖:鋰電池正極材料燒結匣缽,宜興錦泰耐火材料
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鋰電池正負極材料的生產設備非常多,不過我們可以從化學實驗中來歸納這些設備,正極材料的生產是需要精確控制數量,溫度,要實現工業化大批量生產,同時還有對品質的要求,比如粉體顆粒大小,均勻度,最后包裝出庫,方便下一個環節生產。

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(二)隔膜材料及設備
其中鋰電池隔膜主要用到了高等規度的PE、PP材料,以及PI、芳綸、UHMWPE等,加工工藝可分為濕法和干法,濕法一般都需要進行涂覆處理,會用到氧化鋁陶瓷、PVDF等涂層材料。
圖:濕法隔膜, 鴻圖
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圖:PI隔膜與傳統隔膜穿刺實驗對比,江西先材納米

圖:濕法鋰電功能隔膜,?藍科圖
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另外,正極粘接劑多用特殊結構的的PVDF材料,負極粘接會用到丁苯橡膠SBR、聚丙烯酸PAA等高分子材料。
?圖:鋰電池重要材料PVDF, 阿科瑪


?圖:鋰電池PVDF,攝于2021年電池展?孚諾林化工
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?圖:鋰電池PVDF,攝于2021年電池展?中化藍天
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?圖:鋰電池水性粘接劑SBR, JSR


?圖:鋰電池水性粘接劑SBR,盛禧奧
大家有沒有看出,隔膜會用到哪些設備呢?攪拌,涂布及干燥,分條,檢測其相關設備。來看幾張圖:

圖:鋰電池隔膜生產線,PACK組裝線示意
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圖:鋰電池干法攪拌機,?大族鼎新



圖:鋰電池隔膜涂布機,啟成

圖:鋰電池隔膜涂布模頭,曼恩斯特

圖:分切設備,威航自動化



圖:鋰電池隔膜紅外干燥配件, 賀利氏
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電池根據其外形不同,又分為圓柱電池、軟包電池和方形電池,其中軟包電池“外衣”為鋁塑膜,為CPP、鋁箔、PA等的復合薄膜,厚度只有十幾到幾十微米,具有較高的技術含量。? ? ? ?
電池模組是將若干單體電芯通過導電連接件串、并聯成一個電源,模組的基本作用是連接、固定和安全防護。模組對材料既有結構的要求,也有功能的要求,使用的高分子材料有阻燃的PP、PA、PC、PC/ABS等。
圖:電池包,攝于2021年電池展,億緯鋰能
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電池包箱體起著保護和支撐模組的作用,箱體重量占整車比重較高,其輕量化是重要開發方向,所用高分子材料包括SMC、CFRP等。電池熱管理系統與燃油車熱管理系統出現了明顯區別,不僅要制冷,還要有制熱功能,冷卻介質更多使用水冷和油冷,三相材料也在進行應用研究,所涉及的冷卻管路材料由之前的金屬和橡膠轉向PA和TPV。
圖:尼龍彈性體在電池冷卻管應用,阿科瑪
電池電氣系統則包括高壓接插件、高壓線路等,由于充放電過程會用到較高的電壓(如800V直流),其對材料的電氣、阻燃性能要求較高,會用到高要求的PA、PBT等材料。另外,充電設施對應的充電樁、充電槍等也會用到較多高分子材料,如PA、PBT、PC/ABS、PP、熱塑性彈性體等。
圖:汽車用連接器、充電槍、排線,飛榮達

圖:有機硅彈性體在充電線纜應用,埃肯
在電池的封裝過程中,還會用到各種輔材,如結構膠、導熱膠、阻燃泡沫等等,涉及材料有硅膠墊片、聚氨酯泡棉等。

圖:杜邦電池包材料解決方案,結構膠、填縫劑等



圖:電池包材料解決方案,隔熱材料、透氣膜、硅膠泡棉、支撐墊等,羅杰斯
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圖:賽伍技術電池包材料解決方案,導熱膠,散熱銅片等
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圖:電池包導熱膠、密封膠、填縫劑等,硅寶

圖:積水化學電池包材料解決方案,分散材料,凝吸熱膠,狹縫膠,耐熱PU等




圖:電池包材料解決方案,阻火、導熱、熱管理、泡棉,墊片等,圣戈班


圖:電池包鋁塑膜,明冠新材

圖:軟包電池鋁塑膜生產設備,新達機械
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根據電芯與導電母排的連接方式,模組可以分成焊接、螺接、機械壓接三種加工形式,涉及到激光焊接等工藝。一般來說自動化生產線都會以下設備






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在鋰電池生產過程中會有粉體材料檢測,隔膜質量檢測,電性能檢測,形貌檢測,光學檢測等等。大家可以看看圖片:





