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動力電池製造機器人導入提速 破局三大痛點
新聞類型: 行業情報 來 源: 高工鋰電 點 擊: 1223 日 期: 2017-05-08

摘要:要從根本上解決鋰離子電池批產質量一致性差、效率偏低、成本控製能力弱等問題,還要靠提高生產設備控製精度、生產線自動化水平來解決。這其中,工業機器人及相關技術的導入就是其中重要一步。

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政策和市場的雙輪驅動下,國內新能源汽車及動力電池行業正在進入一輪高速增長周期。

 

高工產研鋰電研究所(GGII)初步統計,2016年中國鋰電池電芯產量將達到59.9GWh,同比增長29%,盡管一季度增速放緩,但隨著地方補貼的陸續發布以及推廣目錄的推出,GGII預計2017年鋰電池產量將達到76.2GWh

 

市場需求增長的同時,對於動力電池的規模化製造、整體性能提升、成本降低等都提出了越來越嚴苛的要求,在此背景下,原有的生產製造模式已經無法滿足電池企業的需求,智能化、自動化的產線升級就迫在眉睫。

 

鋰電池生產工藝屬於離散式生產方式,目前的情況是,雖然生產過程中已使用了大量的自動化專機,如自動塗布、自動焊接、自動化成等,但自動化程度與汽車生產相比較仍較低,各生產環節之間的銜接仍然是以人工為主。

 

要從根本上解決鋰離子電池批產質量一致性差、效率偏低、成本控製能力弱等問題,還要靠提高生產設備控製精度、生產線自動化水平來解決。這其中,工業機器人及相關技術的導入就是其中重要一步。

 

高工鋰電了解到,工業機器人在包括比亞迪、寧德時代等一線動力電池企業內部已經開始規模化應用。同時,二三線企業的需求也開始逐步升溫。

 

比亞迪動力電池一位工程負責人向高工鋰電介紹,通過將機器人技術與鋰電池生產技術相結合,可大幅度提高鋰電池生產線的自動化和智能化程度,提高生產效率和產品質量,帶動鋰電池生產企業進行技術升級和改造。同時,與人工智能技術、自動化、信息化等智能製造技術融合,不僅是實現無人化工廠的前提,也是國內鋰電池等離散製造生產線的未來發展趨勢。

 

在設備供應環節,從高工機器人和高工鋰電近期的走訪調研來看,不少鋰電設備企業也已經在做相對應的整合。以贏合科技為例,其就積極在動力電池整線交付方案中導入機器人的應用,並已經得到了多家動力電池企業的認可。

 

此外,多家後端設備企業透露,在動力鋰電池模組和PACK自動化裝配線係統集成設備上,自動化係統集成需求已經開始釋放。

 

國產鋰電設備應用三大痛點

 

機器人加速在鋰電製造環節應用的一個大背景是,國內鋰電設備目前在效率、穩定性、自動化水平上存在較大的痛點。

 

首先是效率問題。效率是影響產能的關鍵因素,相較於國外設備來說,目前國內設備效率偏低。

 

其次是穩定性問題。設備的穩定性對於產品的質量和一致性特別重要,但是對於目前很多設備廠家來講,穩定性都達不到要求,還處於“賣設備送人”的狀況。

 

此外,設備麵臨的問題還包括自動化程度不高。目前鋰電在儲能、動力方麵的需求越來越大,對於鋰電池生產和裝配的安全性、一致性要求越來越高,產線如何節省人力和如何應對快速換型也很重要。與此同時,把控產品品質,提高產品合格率,避免浪費,降低成本。

 

如何解決鋰電設備行業的三大痛點?各機器人企業正在躍躍欲試。即使目前機器人在鋰電行業的應用率偏低,但市場空間大,機器人廠商與鋰電設備商正尋求整合的交接點。

 

設備銜接環節是機器人應用一大突破口

 

從調研結果來看,單機設備的自動化程度不是最大的問題,最突出的問題是設備之間的銜接,因為目前這部分工作主要以人力完成,效率偏低,因此這也是機器人的應用機會之一。

 

鋰電設備企業對於自動化的需求主要體現在工藝的改良和自動化解決方案上,提高工作效率和產品品質是最大的訴求點。深圳市吉陽智能科技有限公司去年為合肥國軒高科動力能源有限公司做了一條單價為1億元的自動化產線,該產線在目前國產設備產線中效率最高,速度能達到12ppm,已采用24SCARA機器人,用於搬運、上下料等。

 

設備銜接環節的自動化難點頗多,在東莞市科銳機電設備有限公司總經理許剛看來,主要因為電池的種類較多,產線的差異較大,如果做整線的自動化,目前還存在較大的風險。“如果機器人設備出現故障,對於整線的損失較大,這一點對於機器人的可靠性、穩定性要求較高。”

 

類似的,東莞市澤源機械有限公司考慮到穩定性和風險的問題,目前僅實現單機自動化,還未進行整線自動化改造。澤源機械董事長江軍發表示,隨著無人化、可視化趨勢的發展,鋰電設備生產工藝的銜接對機器人的需求將會提升。

 

此外,隨著電池客戶對於整線自動化的需求越來越高,AGV+機器人不失為一種新思路,但目前尚未有成熟的應用案例。可見前端設備的全自動化是未來的發展趨勢,設備之間的全自動化銜接是目前客戶的迫切需求。

 

特定工序的機器人應用將成趨勢

 

鋰電池製程包括塗布、分切、烘焙、卷繞、裝配、焊接、注液、化成、分容、PACK組裝等等,東莞阿李自動化股份有限公司總經理李新宏表示,鋰電生產線每個環節實際上都可以用機器人,包括單工序和工序之間的銜接。

 

李新宏透露,2016年阿李自動化運用的SCARA數量達1000台,主要應用於前端以適應產品的快速頻繁換型並取代直線滑台,在數碼電池產線上應用量較大。六軸機器人用量較少,占機器人總體用量的20%左右,主要集中在後端的搬運、裝箱、上下料環節,主要用在動力電池產線上。

 

阿李自動化在今年會有幾百台機器人的需求,主要運用在自動上下料,換卷以及產線的後端,更加注重機器人廠商的售前售後服務,以及產品的性能。

 

李新宏還表示,基於整線時間周期較長,技術配合要求高,資金成本壓力大等緣故,阿李自動化未來不會往整線自動化的方向走,主要走單機標準化產品路線,選擇幾個行業做技術的升級改造,以做標準化產品為主要方向。

 

東莞雅康精密機械有限公司的情況與阿李自動化不太相似,其在鋰電生產的前端如塗布、卷繞、分切等工序上機器人應用較少,後端反而更多。雅康精密的相關負責人介紹,隨著行業的發展以及客戶對於自動化的迫切要求,前端料卷的體積和重量都很大,依賴人工方式上下料卷勞動強度較高,並且效率低下,在這一段工序有望實行“機器換人”。

 

調研後發現,如今鋰電池正在往安全性以及標準化的方向發展,設備的高精度、高效率、係列化以及高自動化生產線將成為行業發展的大方向;同時,降低人工成本,提高設備自動化、無人化是必要前提,數字智能化亦是企業將安全風險和損失降低到最低的核心競爭力。

 

鋰電設備行業即將迎來一場機器人革命,這包括設備和工藝銜接采用機器人替代人工、關鍵設備采用機器人提高生產柔性以及基於工廠現場總線的產線信息化等多個層麵。

 

未來,機器人、人工智能、信息化、自動化等智能製造技術將相互充分融合,形成產業延伸和整合形成規模效應,加強抵抗市場競爭風險的能力。這是實現無人化工廠的前提,也是未來鋰電等離散型製造產線的發展趨勢。

 

 

 

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