2023年11月13日-14日，光储充行业年会LNEC9-2023中国新能源电池千人大会暨第9届起点金鼎奖颁奖典礼在深圳坪山格兰云天国际酒店盛大召开。
会上，尚水智能技术副总经理兼研究院院长 张旺就智能制造技术发表《新能源电池电极智造技术发展趋势》的主题演讲！
图：尚水智能 技术副总经理兼研究院院长 张旺
尊敬的各位嘉宾，大家上午好！
非常感谢起点研究院的邀请，让我给大家分享尚水智能在锂电池制造方面的观点。
很多专家从应用端提到了储能市场和新能源电池市场的规模，特斯拉马斯克也曾经提出一个观点：到2050年要实现全球电动化和储能，那么规模究竟有多大？可以达到240TWh，我相信这个数据是经过他们严谨的思考和市场的预测。在240TWh里面，新型储能电池、新型储能技术，包括电化学储能占比非常高，尤其是匹配太阳能和风光储能的一体化。所以，刚刚参会现场也见证了风光光储一体的技术启动，相信这个市场规模是毋庸置疑的。
另外，还有很大的市场是动力电池的市场。回顾新能源电池的发展历程就可以发现，新能源电池、锂电池的应用是伴随着电动化不断的波动的情况，有波峰，也有波谷，从2010年到2018年，电动化低于2%的水平，2020到2025年经历了大规模市场爆发的阶段，之前预测20%的规模，实际上已经提前完成了这个任务。今年上半年整个新能源电池的市场渗透率高达35%，2025到2030年电动化超过30%的情况下又能迎来新一轮产能的爆发。国内动力电池的出货量2025年能够达到1.7T的水平。
所以，在这样的市场爆发情况下，技术进步是伴随着市场一起发展的，未来的新能源电池的技术终极方向，是围绕更高的能量密度、更低的成本、更好的安全性以及更长的循环寿命”，尤其对于储能电池来说，成本、安全性、循环寿命是最关键的指标，这也衍生出了不断向大型的电池，包括大规模的储能314电芯，从几千次的循环到1万多次循环的发展，这都是伴随着技术的进步。在这样的进步阶段，智能制造是实现更高能量密度、更低成本、更好安全性以及更长循环寿命非常核心的环节。
锂电池的生命周期，目前国内基本上从材料端到电池的制造端，以及到应用端，再到电池回收已经形成了比较完善的产业链。我主要想提两个环节，一是原材料制造环节，二是极片加工环节。
为什么提这两个环节？众所周知一个电芯到模组PACK，电芯是非常核心的环节，在电芯的制造过程中，材料的加工、极片的加工又是最前端的环节，原材料决定了电池的先天基因，但电池的制造环节，决定了电池的优良基因能否完全发挥。极片加工前段工序包括了浆料制备、涂料辊压、切片，它的微观结构不断发生变化，这个过程对于电芯性能的发挥有决定性的作用。
从电池的极片角度来说，传统制片技术，采用双行星搅拌机制浆、低速单层转移或者挤压涂布并依次进行辊压、分切。整个过程效率低，能耗高，且产品质量无法有效控制，占地空间大，只适合小规模消费类电芯市场。目前主要采用新型高效制浆设备（如循环式制浆系统、双螺杆制浆系统），并搭配宽幅高速双层高精密涂布系统及一体式辊压分切设备、一体式模切分切设备进行制片。整个过程具备高效率、高精度、高稳定性，极大的提升的系统的生产能力，为当前动力及储能电池的产能需求提供有力保证。
未来，尚水智能认为从极片制造角度来看，整个电芯的前段工艺会往这样的方向发展，比如制浆环节，是湿法制浆 → 干法粉体混合 → 干法制片的发展路线。还有一些新型的技术，比如干法电极，这也是颠覆传统极片制造工艺非常好的制造方向，同时效率会更高，制浆时间也会缩短，产能也是单机大于3000L/h。辊压的部分，是辊压机/分切机 → 辊压分切一体机的方向，向高速度、大幅宽、高稳定性发展。涂布方面，折返式双面涂布 → 同时双面涂布，单层涂布 → 双层/多层同时涂布。向高速度、大幅看、高精度、低能耗发展。
这是尚水智能对于电极片段发展趋势的判断，极片制造设备的更新迭代确保了电池产品的高安全性、高一致性、高合格率、高制造效率和低制造成本。
尚水智能深耕锂电池的制浆领域11年，以制浆例子展示了对于极片制造环节的理解，未来的极片制造必然向着多技术方向的发展趋势，伴随材料体系越来越丰富，伴随着应用端需求的差异，必然导致我们在整个电池的制造环节、各个工序段也向细分领域发展，目前已经形成了以批次制浆、半连续制浆和连续制浆的3条技术路线共同发展的趋势，主要是匹配不同的新材料、匹配不同的效率，以及匹配不同的电池产品的多样化。公司正向着高效率、超低能耗、高一致性、类主流的方向进行突进。
那么，在技术方向还有哪些创新？
尚水智能始终是围绕几个方面来不断提升设备的效率，一是独创了并行的工艺路线，把固液混合模块区分开来，并且进行迭代，伴随材料的发展，比如磷酸铁锂不断向小颗粒方向发展，还有新兴材料，这些对设备的需求不一样，根据不同的材料体系，必然会开发不同的混合的模块。二是开发了捏合式高效制浆系统，高效捏合+高速分散一体化设计，采用特殊高粘捏合+在线分散工艺，能显著提高正负极浆料的固含量，大幅降低锂电池整线生产成本，是锂电池制浆工艺未来几年的重点发展方向。
还有连续式高效制浆系统，主体设备为双螺杆挤出机和循环分散机，实现连续式制浆。与传统批次式制浆方式相比，连续捏合分散机可以实现完全连续的规模化制浆，最高产能可达3000-5000L/h。 连续捏合分散机结合了螺杆挤出机对于高粘度捏合优势和在线分散机的高剪切优势，进一步提升了制浆效率，浆料一致性，同时降低了整线的一次性投资成本和运营成本。
值得一提的是，公司还有锂电池高速涂布系统，尚水智能高速涂布系统是一种新型的涂布设备，采用了微凹版涂布技术，能够实现高速高精度的双面同时涂布功能。解决了传统凹版涂布存在的精度差、效率低、能耗高、涂布液暴露在环境中等问题，适用于锂离子电池的正负极导电碳底涂、隔膜陶瓷涂布等，亦可广泛应用于纸张、光学膜、微电子电路等行业。
未来的极片制造一定是高效率、大产能，同时以高粘、高固含来发展，这必然引入新的技术，但是在这样的市场爆发阶段，一定是以技术驱动工艺和材料体系，以及电芯的进步。从极片制造来，高粘、高固含一定是发展趋势，一体化的极片制造系统能够满足未来高效率、大产能、低成本的需求。
还有一个技术是干法电极制片，这真正意义上实现了无溶剂的极片制造，这样的干法电极技术也是未来终极的解决方案。
针对上述的技术，尚水智能也在积极布局，从针对目前的主流工艺路线到高粘、高固含和干法制片，均有关注。
最后简单介绍一下尚水智能。公司以分散制浆业务起家，这个领域已经深耕11年，目前已经投资的电池厂线超过400条，服务于目前头部的前10大、前20大企业，形成了独有的锂电池电极制造装备技术，我们也向原材料端进一步开拓，包括形成了配料混合等多样化的极片和材料加工装备。
新能源汽车的快速发展带动了动力电池的高速增长。动力电池生产流程一般可以分为前段、中段和后段三个部分。其中，前段工序包括配料、搅拌、涂布、辊压、分切等，中段工序包括卷绕/叠片、封装、烘干、注液、封口、清洗等，后段主要为化成、分容、PACK等。材料方面主要有正负极材料，隔膜，电解液，集流体，电池包相关的结构胶，缓存，阻燃，隔热，外壳结构材料等材料。 为了更好促进行业人士交流，艾邦搭建有锂电池产业链上下游交流平台，覆盖全产业链，从主机厂，到电池包厂商，正负极材料，隔膜，铝塑膜等企业以及各个工艺过程中的设备厂商，欢迎申请加入。
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