过去的一年多时间里,谢键总会在不同的场合推广一种叫做“空气耦合超声波检测”的设备,尽管客户的认知程度并不高,但他对于这款产品的市场前景依然充满信心。
谢键名片上的职务是深圳市瑞昇新能源科技有限公司总经理,这家主要经营锂电池生产检测设备的企业,是他在从事10多年国外锂电设备代理之后于2012年成立的,瞄准的就是锂电池检测领域未来的应用空间。
在未来两三年内,锂电池的能量密度提升、安全性提升与成本大幅下降将是电芯企业面临的三大关卡,而这些都必然要求电芯企业采用在线式的生产监测及检测设备,一方面提升产线的生产效率,另一方面则要最大程度地提升产品的品质和一致性。
“传统的数码电池厂都是在电池封装好之后,从后端的分容化成测试中发现问题电池,但这时电池已经报废了。”谢键告诉《高工锂电》记者,锂电池生产到了分容化成环节后,就已经不可逆了,发现问题的电池只能做报废处理,同时还要再调整前端工艺控制,这是比较滞后的做法,而通过采用一些在线式的生产检测设备,就能够时时检测出电池前期制造过程中出现的问题,让问题被及时纠正。
这样做最大的好处就是避免了生产过程中材料的浪费。根据高工产研锂电研究所(GBII)的调研来看,现阶段国内大部分电芯企业提升电池品质的方法,一般采用的都是增大电池的产量,再对其进行充分的分选,以此来保证最终产品的质量。而这也导致了成本的大幅上升。
在这种粗放的生产制造思路下,国内电池企业的产品良率和直通率都普遍偏低。相关数据显示,国内电池企业的良品率在95%左右,而日韩企业则在99%以上。
“良品率和直通率直接反映出制造水平的高低,也会影响到产品的最终成本。”东莞迈科科技有限公司总工程师张新河认为,随着锂电池尤其是数码电池企业的竞争白热化,必然倒逼企业通过改进生产管理体系,引入在线式的检测设备来提升产品良率,以此提升产品的价格竞争优势。
如今国内一些高端数码电芯和动力电芯企业技术负责人的观念正在转变。在这种思路的驱动下,包括ATL、珠海光宇、中航锂电、合肥国轩等一批主流的电芯企业都开始升级生产线上的检测设备。以中航锂电为例,其生产线上就已经普遍使用了包括极片在线检测、X-Ray在线检测、分容化成在线检测等设备。
事实上,助推这些高端数码以及动力电池企业使用在线检测设备更为重要的因素还在于:企业本身对于生产效率的提升要求。
以X-Ray在线检测设备为例,这种从电路板行业引进的检测技术近年来开始在锂电制造中逐步推广。其主要应用在锂电池后端封装环节,可以实现和自动化产线的无缝对接,大幅提升检测的效率。
在此技术之前,国内企业采用的主要是离线式的检测方式,该类检测设备电池的检测和生产工艺相互分离,这样既无法实现电池的实施全检,也拉低了电池生产的整个周期。
善思科技有限公司(下称“善思科技”)总经理林毅宁表示,其公司推出的X-Ray在线检测设备让锂电池可以不需停留而直接由传送带运送,对于长度在70毫米长度之内的电池,可实现60PPM的测试效率,而对于最大长度为135毫米的电池,测试效率也不低于25PPM。在实验室状态下,30个锂电池的测试只需要1分钟,而使用传统的检测设备甚至可能需要10分钟,检测效率提升超过10倍。
瑞昇的“空气耦合超声波检测设备”同样也能提高生产效率,该设备的一个重要功能是用于电池封边检测,比如检测铝塑膜封口的效果。
封口有缺陷、褶皱,容易造成漏液。传统方式检测方式是通过肉眼或用卡尺。卡尺卡住封口,如果厚度偏高,就会有空隙,表示有问题。但这只能是抽检,不然整个生产效率被拉低。而通过空气耦合超声波检测设备,则可以在线把封口效果呈现出来,既全面检测又保证了效率。
生产周期是公司对市场反应快慢的重要标志之一,也成为电池企业亟待提升的一个环节。国内一家知名软包电池企业的技术负责人透露,通过对制造产线上包括在线检测设备在内的设备的升级,其生产周期从从2014年Q1的22天减至Q4的15天。在保证产品品质的情况下,大幅缩减了生产及交货周期。
除了成本的降低和生产效率的提升,在线检测设备对于提升产品一致性也能起到很好的效果。
锂电池的一致性是影响汽车厂商购买动力电池的重要因素之一。因此,如何提升车用动力电池的一致性,备受锂电池产业链上下游企业的重视。
对于动力电池产品而言,如果单体电芯的一致性不能得到良好的保证,则会影响到电池组的综合产品性能,导致整车的动力系统无法满足续航能力、使用寿命、安全性能等各项产品性能要求。中航锂电副总经理韩冰海坦言,要想真正做好动力电池,必须要使用一致性的检测设备。
也正是看中了动力电池企业对于一致性较高的要求,深圳市大成精密设备有限公司(下称“大成”)总经理张孝平将目光聚焦在一致性的在线检测设备上。
大成的检测设备主要应用在极片涂布环节,包括涂布在线测量、张力测量、激光在线测厚仪等设备。按照张孝平的判断,随着市场应用的进一步发展,一致性的在线检测设备将会成为锂电生产制造中的应用新趋势。
和谢键一样,张孝平也总是会在各种场合极力推广他的一致性在线检测设备,极片在线检测设备不仅可以大幅提升产品的一致性。还可以节省测量人员,减少人工开资,减少停机测量时间,提高涂布机的利用率。同时,在线检测设备的使用也避免取样时破坏极片产生的材料浪费,在线实时监控极片的一致性,避免因涂布不良产生大面积不良品。
GBII的数据显示,目前一致性在线检测设备在国内电芯企业中的使用率还不到10%, 而张孝平的理解是,剩余90%的企业都是未来的市场空间。
“锂电池厂家对电池一致性要求已经日益重视。动力电池市场一旦爆发,也必然引爆一致性测量设备的需求,国产极片一致性在线检测设备的市场空间还很大。”
为了跟上行业发展的脚步,针对涂布机涂布速度的提高、涂布性能不断提升的发展形势,张孝平的在线检测设备还在不断地升级:“在往后的两三年中,大成将进一步提升在线测量设备的横向扫描速度、测量精度等性能,并将使测量设备和执行机构形成反馈系统,实现在线测试与调节的同步进行。”
新能源汽车市场化之后,车企对于动力电池的价格、一致性、质量还会提出更为严苛的要求。在此趋势下,可以预见的是,一轮检测设备的全面升级即将大幕拉开。
原标题:【产业热点】锂电检测设备应用升级