CIBF丨吉阳智能左龙龙：高速叠片机发展趋势
2021年3月18日，由中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会联合电池中国网共同举办的第二届新能源汽车及动力电池（CIBF深圳）国际交流会在深圳隆重召开。大会期间，深圳吉阳智能科技有限公司营销中心左龙龙以《高速叠片机发展趋势——新能源行业ASML的首个革命产品》为题发表了主题报告。
以下为演讲实录：
首先非常感谢组委会的邀请--让吉阳有这个机会与各位专家和同行做一个深度的交流，我是来自深圳吉阳营销中心的左龙龙，今天上午刘总、王总对电池行业的发展做了非常详细的说明，让大家都感受到了行业的美好未来。 我们作为锂电装备供应商也承担了非常重要的责任，刚刚也有同行抛出一个问题--就是锂电池设备商如何活下去。其实吉阳一直在思考这个问题，那我们的做法就是把单机做到极致化，用领先的技术来满足客户的需求。我们的愿景是成为新能源行业的ASML。ASML是做芯片制造核心设备光刻机的领先者，我们吉阳的目标也是把锂电装备做到行业领先地位。
今天我们带来了我们最新的高速叠片机的设备，并与大家共同探讨高速叠片机发展的趋势。自从碳中和发布以来，一直是半年以内非常热门的话题。特别是前两个礼拜，克强总理在国务院政府工作报告上明确提出了一些具体的碳中和工作要求。从为国和为民的角度，新能源发展是必然。国家也出台50余项政策，加快新能源装备产业的发展，我们作为设备供应商不能成为卡脖子的地方
（图）这一页是业内专家进行的预测，从这个图表可以看到，到2025年，我们将达到TGWh的需求，中国达到300GWh的需求。但是从目前来看，这个预测可能还是低估了市场的需求。近1年内，头部的锂电厂商和车企都规划了很大的产能。为了满足大量产能规划的需求，必然需要装备的支撑。 我们对国内叠片机市场进行预测，我们的预测是到2025年，叠片机的需求将达到44亿元。大家可能有一个疑问，就是为什么会占10%的份额，后面的内容可以解答大家的疑惑。
讲到这里，我们先分析制造需求的变更，首先来看一下，这个是材料的变更，正极材料有着压实密度大和硬脆的趋势，负极材料使用到石墨或者是硅碳材料的时候，会发现它有比较大的膨胀。这些材料上的变化都对传统的制造提出了新的需求。另外，在降本的需求上，使用到了更薄的铜铝箔，还有固态和半固态需求能否满足，这些需求对装备制造商提出了新的要求。
这一页是卷绕，卷绕多次循环之后会出现内部膨胀不均匀性的问题，这个电池是不适合未来电池制造的。同时，我们目前面临着电芯尺寸更大的新需求，比如现在遇到的刀片，特斯拉的方型电池等等，这些电池的变化对我们提出了新的需求。
我们认为在未来的电池制造工艺中，圆柱还是卷绕工艺，方型电池和软包电偏向于采用叠片电芯。
既然方向已经确定了，为什么现在市场上叠片电芯占比没有这么大？限制叠片电芯规模化推广有两个方面：1.制造效率比较低；2.制造合格率比较低。怎么理解这个事情呢？卷绕机连续运转过程非常快，目前的叠片是需要把叠片切成单片，再一片一片堆叠，效率非常低。在制作叠片电芯中，每一片裁断处理都会产生粉尘和毛刺，这对于电池品质产生比较大的影响，合格率自然做不上去。
我们再来看看目前市场上主要的叠片的制造工艺，我们可以把它归结为两大类，左边是Z叠，右边是复合方式。Z叠细分中有多工位Z叠、摇摆式Z叠和切Z叠一体，针对复合会有复合卷叠和堆叠的方式，针对这些制造工艺会遇到哪些问题？首先来看看Z叠制造过程当中，特别是在满足未来的大电芯的过程当中，这是我们的客户反馈的实际情况，他们在制作过程当中会发现电芯的内部，包括隔膜收尾的地方会出现不可避免的隔膜褶皱，褶皱是很讨厌的，它在电池内部经过循环后就会带来风险，这对于电池的性能会带来非常大的损害。
第二个方面是隔膜拉伸的破坏，我们专门模拟了Z叠的过程，因为Z叠是高速往还的过程，在这个过程当中，针对不同的拉力情况下进行了模拟，会发现它已经引起了隔膜不可逆的形变。刚刚孚能王总提到了，未来隔膜的使用会更薄，现在使用的可能是10微米以上的，未来可能做到8微米，我们如何满足这么薄的隔膜制造呢？所以传统的Z叠注定会被淘汰。
Z叠有它的效率瓶颈，业内提到Z叠电池效率都是基于多工位的核算，其实这里边就是偷换了一个概念，从原来的理解来说，Z叠单功率的极限只能做到150PPM，当然它还有另外一个非常致命的问题，就是需要辅助时间，这个辅助时间在满足未来制造的过程当中会发现，这个辅助时间会成为制约机器提速最核心的地方。
还有合格率的瓶颈，刚刚也提到了一点，成卷的来料都要进行裁切，裁切完的单片就直接与隔膜Z叠，完成了叠片电芯。在这个过程当中没有办法对极片进行不良的检测，我只能把电池叠完了之后，对电池的整体进行判定，完了之后进行返工。这是不满足理想制造模型的方式，未来的制造需要达到不制造、不产出，这种工艺是满足不了规模化制造的需求。
复合叠片工艺是能解决刚刚提到Z叠的问题，为什么能解决这些问题呢？Z叠是把正片和负极形成单元，之后就有一个好处，就能对单元进行短路检测，再把单片不良提前进行剔除。原有的复合技术还是存在着相关问题，先看左边是复合类卷叠，卷叠会存在什么问题？2-3台设备进行单元制作，在另外一台机器上，复合之后再进行卷叠，这也面临卷绕电机的问题，不适合大电芯的问题。右边是复合堆叠的结构，它带来了结构风险的问题。怎么理解呢？复合单元裁成了单片，单片在转运过程当中会出现隔膜的翻折和过程的不良，最终叠到电芯里面还会存在安全性的风险。
这一页是展示吉阳的复合叠片研发路径，第一代产品2016年开发成功，吉阳是国内首先开在2008年始做Z型叠片机，但是就是基于前面讲到Z叠的众多问题，所以中间有几年已经把叠片路线中断了。也是基于2016年行业内涂胶隔膜的规模应用，把叠片这一条路又重拾起来。在做复合叠片当中做了四代的研发和开发，实现了最新的高速复合叠片机。
这个就是我们现在推出高速复合叠片的工艺，首先叠片的基础是复合，把极片和隔膜做成一个单元，但有区别于LG的工艺，就是我们的隔膜不切断，把连续的隔膜和正负极进行高速折叠，形成了中间看到的电芯，它形成的结果就是右边看到的，内部界面非常的平整，这就给我们带来了极大的好处，首先对隔膜来料不会进行破坏，因为我们的隔膜是单向匀速的输送，电芯内部也平整。还规避了堆叠的问题，就达到了安全性非常高的叠片电芯的结果。
这是设备的外观，我们做了很多的美化设备。主要的指标，一个工位实现了480PPM，我们是没有辅助时间的。叠片电芯兼容范围是做到600毫米以内，可以覆盖市面上主流的叠片电芯的应用。
刚刚讲了指标，除了新的外观和高效率之外，也对设备一次性投入、人力成本、运营的能耗进行大幅降低，这里边还隐藏了一些信息，就是把单机效率提升之后，用单工位实现这么高的效率，我们的设备是非常简单的，简单能带来一个好处，就是维护和使用非常的方便，稼动率会非常高
这一页和今天发布的高速叠片机相关，目前电芯制造的前端和后端实现了单机单线GWh产能的能力，我们的叠片机也补充了中段电芯的产能。
今年我们的高速叠片机在由陈立泉院士主持的科技成果鉴定会上已经通过了鉴定，整体技术是居于国际的先进水平。已成熟供应大众汽车产业链及中国头部车企产业链。
这一页就是另外一个思考，提出来与各位进行探讨。刚刚提到叠片机实现了单机GWH的要求，未来会往单机2-4GWH和4-8GWH的产能进行提升。
最后，我们看一下设备真实现场实际使用的情况，大家可以看一下。
谢谢各位，我今天的分享就这么多。
（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅，仅作为参考资料，请勿转载！）
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