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动力电池制造机器人导入提速 破局三大痛点
新闻类型: 行业情报 来 源: 高工锂电 点 击: 2176 日 期: 2017-05-08

摘要:要从根本上解决锂离子电池批产质量一致性差、效率偏低、成本控制能力弱等问题,还要靠提高生产设备控制精度、生产线自动化水平来解决。这其中,工业机器人及相关技术的导入就是其中重要一步。

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政策和市场的双轮驱动下,国内新能源汽车及动力电池行业正在进入一轮高速增长周期。

 

高工产研锂电研究所(GGII)初步统计,2016年中国锂电池电芯产量将达到59.9GWh,同比增长29%,尽管一季度增速放缓,但随着地方补贴的陆续发布以及推广目录的推出,GGII预计2017年锂电池产量将达到76.2GWh

 

市场需求增长的同时,对于动力电池的规模化制造、整体性能提升、成本降低等都提出了越来越严苛的要求,在此背景下,原有的生产制造模式已经无法满足电池企业的需求,智能化、自动化的产线升级就迫在眉睫。

 

锂电池生产工艺属于离散式生产方式,目前的情况是,虽然生产过程中已使用了大量的自动化专机,如自动涂布、自动焊接、自动化成等,但自动化程度与汽车生产相比较仍较低,各生产环节之间的衔接仍然是以人工为主。

 

要从根本上解决锂离子电池批产质量一致性差、效率偏低、成本控制能力弱等问题,还要靠提高生产设备控制精度、生产线自动化水平来解决。这其中,工业机器人及相关技术的导入就是其中重要一步。

 

高工锂电了解到,工业机器人在包括比亚迪、宁德时代等一线动力电池企业内部已经开始规模化应用。同时,二三线企业的需求也开始逐步升温。

 

比亚迪动力电池一位工程负责人向高工锂电介绍,通过将机器人技术与锂电池生产技术相结合,可大幅度提高锂电池生产线的自动化和智能化程度,提高生产效率和产品质量,带动锂电池生产企业进行技术升级和改造。同时,与人工智能技术、自动化、信息化等智能制造技术融合,不仅是实现无人化工厂的前提,也是国内锂电池等离散制造生产线的未来发展趋势。

 

在设备供应环节,从高工机器人和高工锂电近期的走访调研来看,不少锂电设备企业也已经在做相对应的整合。以赢合科技为例,其就积极在动力电池整线交付方案中导入机器人的应用,并已经得到了多家动力电池企业的认可。

 

此外,多家后端设备企业透露,在动力锂电池模组和PACK自动化装配线系统集成设备上,自动化系统集成需求已经开始释放。

 

国产锂电设备应用三大痛点

 

机器人加速在锂电制造环节应用的一个大背景是,国内锂电设备目前在效率、稳定性、自动化水平上存在较大的痛点。

 

首先是效率问题。效率是影响产能的关键因素,相较于国外设备来说,目前国内设备效率偏低。

 

其次是稳定性问题。设备的稳定性对于产品的质量和一致性特别重要,但是对于目前很多设备厂家来讲,稳定性都达不到要求,还处于“卖设备送人”的状况。

 

此外,设备面临的问题还包括自动化程度不高。目前锂电在储能、动力方面的需求越来越大,对于锂电池生产和装配的安全性、一致性要求越来越高,产线如何节省人力和如何应对快速换型也很重要。与此同时,把控产品品质,提高产品合格率,避免浪费,降低成本。

 

如何解决锂电设备行业的三大痛点?各机器人企业正在跃跃欲试。即使目前机器人在锂电行业的应用率偏低,但市场空间大,机器人厂商与锂电设备商正寻求整合的交接点。

 

设备衔接环节是机器人应用一大突破口

 

从调研结果来看,单机设备的自动化程度不是最大的问题,最突出的问题是设备之间的衔接,因为目前这部分工作主要以人力完成,效率偏低,因此这也是机器人的应用机会之一。

 

锂电设备企业对于自动化的需求主要体现在工艺的改良和自动化解决方案上,提高工作效率和产品品质是最大的诉求点。深圳市吉阳智能科技有限公司去年为合肥国轩高科动力能源有限公司做了一条单价为1亿元的自动化产线,该产线在目前国产设备产线中效率最高,速度能达到12ppm,已采用24SCARA机器人,用于搬运、上下料等。

 

设备衔接环节的自动化难点颇多,在东莞市科锐机电设备有限公司总经理许刚看来,主要因为电池的种类较多,产线的差异较大,如果做整线的自动化,目前还存在较大的风险。“如果机器人设备出现故障,对于整线的损失较大,这一点对于机器人的可靠性、稳定性要求较高。”

 

类似的,东莞市泽源机械有限公司考虑到稳定性和风险的问题,目前仅实现单机自动化,还未进行整线自动化改造。泽源机械董事长江军发表示,随着无人化、可视化趋势的发展,锂电设备生产工艺的衔接对机器人的需求将会提升。

 

此外,随着电池客户对于整线自动化的需求越来越高,AGV+机器人不失为一种新思路,但目前尚未有成熟的应用案例。可见前端设备的全自动化是未来的发展趋势,设备之间的全自动化衔接是目前客户的迫切需求。

 

特定工序的机器人应用将成趋势

 

锂电池制程包括涂布、分切、烘焙、卷绕、装配、焊接、注液、化成、分容、PACK组装等等,东莞阿李自动化股份有限公司总经理李新宏表示,锂电生产线每个环节实际上都可以用机器人,包括单工序和工序之间的衔接。

 

李新宏透露,2016年阿李自动化运用的SCARA数量达1000台,主要应用于前端以适应产品的快速频繁换型并取代直线滑台,在数码电池产线上应用量较大。六轴机器人用量较少,占机器人总体用量的20%左右,主要集中在后端的搬运、装箱、上下料环节,主要用在动力电池产线上。

 

阿李自动化在今年会有几百台机器人的需求,主要运用在自动上下料,换卷以及产线的后端,更加注重机器人厂商的售前售后服务,以及产品的性能。

 

李新宏还表示,基于整线时间周期较长,技术配合要求高,资金成本压力大等缘故,阿李自动化未来不会往整线自动化的方向走,主要走单机标准化产品路线,选择几个行业做技术的升级改造,以做标准化产品为主要方向。

 

东莞雅康精密机械有限公司的情况与阿李自动化不太相似,其在锂电生产的前端如涂布、卷绕、分切等工序上机器人应用较少,后端反而更多。雅康精密的相关负责人介绍,随着行业的发展以及客户对于自动化的迫切要求,前端料卷的体积和重量都很大,依赖人工方式上下料卷劳动强度较高,并且效率低下,在这一段工序有望实行“机器换人”。

 

调研后发现,如今锂电池正在往安全性以及标准化的方向发展,设备的高精度、高效率、系列化以及高自动化生产线将成为行业发展的大方向;同时,降低人工成本,提高设备自动化、无人化是必要前提,数字智能化亦是企业将安全风险和损失降低到最低的核心竞争力。

 

锂电设备行业即将迎来一场机器人革命,这包括设备和工艺衔接采用机器人替代人工、关键设备采用机器人提高生产柔性以及基于工厂现场总线的产线信息化等多个层面。

 

未来,机器人、人工智能、信息化、自动化等智能制造技术将相互充分融合,形成产业延伸和整合形成规模效应,加强抵抗市场竞争风险的能力。这是实现无人化工厂的前提,也是未来锂电等离散型制造产线的发展趋势。

 

 

 

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