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高精密超薄材料沖切模具技術(shù)賦能疊片電池“起量”-環(huán)球播報(bào)

2023-06-07 13:20:46來源：互聯(lián)網(wǎng)  

近兩年，疊片工藝滲透率不斷提升，帶動長薄型方形疊片電池成為市場主流。

頭部動力電池企業(yè)中，比亞迪（刀片）、蜂巢能源（短刀）、中創(chuàng)新航（One-stop Bettery和全極耳疊片電池）、瑞浦蘭鈞（CB500長電芯）、欣旺達(dá)（超充電池SFC48），其產(chǎn)品都采用疊片工藝。


(資料圖片僅供參考)

與此同時(shí)，隨著儲能電芯容量不斷向280Ah、以及300Ah以上進(jìn)發(fā)，儲能市場已經(jīng)成為繼軟包動力電池之后，疊片電池出貨的新增長極。

截至2022年底，280Ah的大容量方形電池在電力儲能領(lǐng)域的滲透率已達(dá)80%。從制造端看，對于大電芯而言，疊片工藝有利于電芯內(nèi)部空間利用更充分，能量密度更高，安全性更好，循環(huán)壽命更長，與其生產(chǎn)工藝的匹配度更高。

此前，囿于生產(chǎn)效率低與投入成本高，疊片路線在鋰電制造環(huán)節(jié)滲透緩慢。而隨著新一批疊片設(shè)備工藝進(jìn)展不斷躍階，桎梏消失的疊片電池正在快速起量，也為供應(yīng)鏈相關(guān)企業(yè)帶來巨大的市場空間。

疊片工藝對極片模切提出高要求

在核心工序段，疊片與卷繞的差別主要在于模切和極組成型環(huán)節(jié)。

在模切方式上，傳統(tǒng)卷繞采用雙邊模切，模切極耳間距不等，沖切位置有Mark孔進(jìn)行定位；而疊片采用單邊模切，極耳間距相同，會進(jìn)行等間距切斷。卷繞雙邊模切完成后分切收卷，以卷料形式流向極組成型工序，疊片模切后以片狀物料流向極組成型工序。

相比于僅需一次切段的卷繞電池極片，疊片電池切段的極片數(shù)量多，工藝難度大。如一致性保持不佳，則容易產(chǎn)生毛刺和粉塵問題，不僅會降低電池的能量密度，還可能擊穿隔膜，導(dǎo)致電池自放電或電池內(nèi)部短路問題，影響電池安全性。

因此疊片工藝對極片精度與平整度的容錯率極低。高質(zhì)量的極片沖切，對新一代動力電池降本增效及提升良品率至關(guān)重要。

目前，疊片電池的極片裁切主要采用模具沖切和激光切割兩種方式。模具沖切是采用五金刀切斷極片，沖切效率高，且技術(shù)成熟，是目前主流的疊片結(jié)構(gòu)極片裁切方式。

由于五金模具是利用沖頭和下刀模極小的間隙對極片進(jìn)行裁切，上下刀的間隙、壓料板和沖頭的間隙、壓料板壓力的大小、壓料板平面度等都是造成毛刺與粉塵的主要因素。

行業(yè)認(rèn)為，為了解決毛刺與粉塵問題，既要優(yōu)化現(xiàn)有模具結(jié)構(gòu)，也要改善模具材料、完成高度精細(xì)的模具制造和裝配過程。

由于沖壓模具工作時(shí)要承受沖擊、振動、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負(fù)荷，工作條件復(fù)雜，易發(fā)生磨損、疲勞、斷裂、變形等現(xiàn)象。極片沖切模具對零件材料的要求遠(yuǎn)比普通零件高。

此外，模具加工涵蓋模座加工、模板加工、刀口加工等，涉及到CNC粗加工、硬陽處理加工、熱處理加工、放電加工、線切割、JG坐標(biāo)磨床加工等多個(gè)環(huán)節(jié)，對加工過程的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)要求極高。

日信高科超薄材料沖切模具技術(shù)賦能疊片產(chǎn)線

高工鋰電獲悉，廣東日信高精密科技有限公司(以下簡稱"日信高科")自2014年成立以來專注深耕于鋰電池極片沖切領(lǐng)域，通過自主研發(fā)新型模具與引入國際頂尖設(shè)備，擁有超薄材料沖切模具核心技術(shù)，賦能鋰電池極片安全高效生產(chǎn)。超薄材料的沖切對模具沖裁間隙要求非常高，因此對模具在設(shè)計(jì)、加工、檢測、裝配調(diào)試各環(huán)節(jié)要求都很嚴(yán)苛。

對此，日信高科引進(jìn)了日本西部、沙迪克、牧野等國際最高端品牌的慢走絲線切割和油割機(jī)，購入日本牧野立式加工中心、日本三井磨床、瑞士豪澤坐標(biāo)磨等上百臺高精密加工設(shè)備，可用于模具零件高精度線切割放電加工、高精密零件圓孔以及輪廓形狀加工、及鉆削、銑削等多種加工工藝。

產(chǎn)品檢測方面，則配備了德國蔡司的三坐標(biāo)測量機(jī)、日本基恩士顯微鏡等一批高精密檢測設(shè)備，可檢測極片裁切面的平整度、毛刺大小，并對零件實(shí)現(xiàn)高精度要求的3D測量。

正常的沖裁間隙是材料厚度的5%，即厚度為0.1mm的材料，模具沖裁間隙為0.005mm。

鋰電池極片集流體正極是厚度約0.015的鋁箔，負(fù)極是厚度約0.006的銅箔，根據(jù)沖切模具間隙的取值標(biāo)準(zhǔn)，鋰電池極片正極沖切模具的沖裁間隙取值在0.0007mm左右，負(fù)極沖切模具的沖裁間隙在0.0003mm左右。

日信高科模具產(chǎn)品綜合精度可達(dá)±0.001mm，面粗度Ra0.05um。沖壓毛刺最小可達(dá)0.006mm，沖速240次每分鐘，刀口總壽命不低于1000萬次，單次研磨后沖壓壽命不低于100萬次。

高精密裁切刀具方面，切刀交付量超過10萬件，每月產(chǎn)能2000件。刃口缺口尺寸已實(shí)現(xiàn)：寬度f 0.003~0.015mm / 深度e 0.003~0.01mm / 1500mm長度 <5處。

截止2022年，日信高科已經(jīng)積累了超2萬套高精密鋰電池極片沖切模具交付經(jīng)驗(yàn)，被中國質(zhì)量認(rèn)證中心認(rèn)定為模具企業(yè)先進(jìn)制造能力等級中的沖模（II類）。

進(jìn)入新能源賽道的近十年間，日信高科逐漸積累了比亞迪、LG、瑞浦蘭鈞、孚能科技、冠宇動力、中創(chuàng)新航、格林晟、利元亨等一線客戶資源。

底層技術(shù)研發(fā)上，公司與華南區(qū)域唯一的國家級模具質(zhì)檢中心建立了長期的戰(zhàn)略合作，與頂尖的教授博士小組共同進(jìn)行自主模具研發(fā)，持續(xù)針對最新的電池材料及結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行模具迭代。

當(dāng)前，在國內(nèi)鋰電池極片裁切模具細(xì)分領(lǐng)域，公司的市場占有率已達(dá)到40%左右。

面對2023年鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的新變局，日信高科通過降本增效，擴(kuò)充產(chǎn)品矩陣、與核心客戶進(jìn)行戰(zhàn)略合作、加快出海等舉措，積極應(yīng)對行業(yè)新周期。

成本管控上，公司通過優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品良率、人員精細(xì)化管理等，進(jìn)一步降低運(yùn)營成本。

產(chǎn)品開發(fā)上，為了向設(shè)備及電池客戶提供整體解決方案，提高客戶黏性，日信高科聚焦鋰電池極片制造前段工序，不斷開發(fā)涂布模頭、輥壓機(jī)軋輥等新產(chǎn)品，為涂布機(jī)、輥壓機(jī)、分條機(jī)、模切機(jī)等設(shè)備提供關(guān)鍵零部件。

出海進(jìn)程上，日信高科在韓國天安市成立了海外駐點(diǎn)，對LG新能源、三星等韓國客戶提供現(xiàn)場服務(wù)，為公司拓寬海外市場打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

根據(jù)行業(yè)預(yù)測，到2027年全球采用疊片工藝的電池產(chǎn)能將達(dá)到845GWh。

風(fēng)口之下，日信高科的高精密模具產(chǎn)品憑借技術(shù)領(lǐng)先性與市場優(yōu)越性，將持續(xù)獲益于疊片技術(shù)路線的發(fā)展紅利。

“世界模具看中國，中國模具看長安”。作為從東莞長安鎮(zhèn)的傳統(tǒng)五金模具行業(yè)起家、向自動化、國際化、高端化方向成功轉(zhuǎn)型的精密模具代表企業(yè)，日信高科不斷研發(fā)精密模具尖端技術(shù)，精準(zhǔn)抓住新能源電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的大潮，建立競爭護(hù)城河。

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