摘要

4680電芯對于一致性是從PPM升級到PPB級，CPK達(dá)到2.0以上，因此要求漿料均勻性更高，涂布的面密度檢測精度、檢率要更高。

46大圓柱的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程明顯提速。

2023年10月，特斯拉德克薩斯州超級工廠第2000萬顆4680電芯下線，標(biāo)志著特斯拉4680電池進(jìn)入產(chǎn)能放大期。

截至11月初，億緯鋰能圓柱磷酸鐵鋰電池已取得的未來5年客戶意向性需求合計約88GWh，三元大圓柱電池已取得未來5年客戶意向性需求合計約486GWh。

同時，包括寧德時代、中創(chuàng)新航、遠(yuǎn)景動力、蘭鈞新能源、蜂巢能源、國軒高科、創(chuàng)明新能源、比克電池等都在大圓柱技術(shù)上獲得了實質(zhì)性進(jìn)展。

從當(dāng)前技術(shù)路線來看，電極制造分為濕法電極制造與干法電極制造兩種路線，干法電極受制于生產(chǎn)設(shè)備及工藝、有機材料匹配等，產(chǎn)業(yè)化仍然有很長一段路要走，且干法負(fù)極極片先于干法正極。目前制造工藝仍以濕法路線為主流。

不同于傳統(tǒng)的濕法電極制造，46大圓柱對于極片制造提出了更大的挑戰(zhàn)。

“4680電芯在采用無極耳、硅碳負(fù)極等新材料與新技術(shù)下，能量提升5倍，輸出功率提升6倍，對前段設(shè)備也提出了更高的要求。”曼恩斯特研究院負(fù)責(zé)人在2023高工鋰電年會大圓柱電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)沙龍上表示。

曼恩斯特研究院負(fù)責(zé)人指出，4680電芯對于一致性是從PPM升級到PPB級，CPK達(dá)到2.0以上，因此漿料均勻性更高，涂布的面密度檢測精度、檢率要更高。另外A/B面對位要求要達(dá)到0.3mm以內(nèi)，極片削薄區(qū)需要控制在3mm以內(nèi)，為了降低電池的自放電，生產(chǎn)過程去金屬化也是必要的手段。

圍繞于此，曼恩斯特推出的高效制漿系統(tǒng)、超聲波檢測技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品、多進(jìn)料口模頭、全陶瓷化涂布模頭、高精度的自動調(diào)節(jié)涂布模頭等拳頭產(chǎn)品，有效滿足4680電芯的制造需求。

在制漿環(huán)節(jié)，曼恩斯特推出的高效制漿系統(tǒng)高度集成化、制漿連續(xù)化，能通過自動化和智能化的控制實現(xiàn)一鍵制漿，且采用陶瓷雙螺桿高速分散，以提升制漿的效率和品質(zhì)。

相比傳統(tǒng)制漿設(shè)備，曼恩斯特高效制漿系統(tǒng)功率節(jié)能降低30%-50%，人工減少50%，配料系統(tǒng)環(huán)境管控成本可減少40%，占地面積減少35%。值得一提的是，雙螺桿制漿可滿足漿料達(dá)到更高固含量的要求，更適配干法電極電池生產(chǎn)。

同時，在漿料的輸送使用階段，曼恩斯特摒棄了傳統(tǒng)的管道輸漿，采用智能調(diào)度，智能調(diào)度方式。在此系統(tǒng)下，可形成粉料的使用、漿料的輸送，以及涂布模頭和極片的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)產(chǎn)品過程的清晰追溯。

在涂布模頭環(huán)節(jié)，曼恩斯特研究院負(fù)責(zé)人表示，對于極片面密度均一性控制，4680電池極片一般采用多幅條紋涂布工藝，均一性控制難度高。曼恩斯特從模頭設(shè)計出發(fā)，開發(fā)了多進(jìn)料口模頭，使?jié)衲ず穸纫恢滦燥@著改善。目前公司在單層&雙層全自動模頭均有成熟的產(chǎn)品和方案。

曼恩斯特創(chuàng)新推出的全自動閉環(huán)涂布系統(tǒng)，在精細(xì)化調(diào)節(jié)方面，執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)間距從12.5mm到45mm均有選擇，可以滿足各類精細(xì)化多樣化的需求。

為進(jìn)一步滿足4680電池對于極片面密度一致性提升以及容量及容量一致性提升的需求，曼恩斯特在面密度高效、高精度檢測、AB面對位提升、削薄改善、去金屬化等方面均推出的創(chuàng)新方案。

在極片檢測環(huán)節(jié)，曼恩斯特積極探索面密度的高效、高精度檢測方案，近期公司發(fā)布了基于超聲波檢測技術(shù)的超聲波面密度測量儀，從用戶角度極大地提升了傳感器的檢測精度和檢率。

作為國內(nèi)首套采用空氣耦合技術(shù)的超聲波面密度測量儀產(chǎn)品，曼恩斯特該方案具備高安全、高精度、干濕膜檢測、多種物質(zhì)檢測、與制膜或涂布面密度的全自動閉環(huán)系統(tǒng)深度融合等五大優(yōu)勢。

在AB面對位處理方面，4680電池對于容量和容量一致性有極高的要求，對位要求從0.5mm提升至0.3mm。曼恩斯特的對位控制方案，也是比較復(fù)雜的一個系統(tǒng)，包括涂布機、濕膜CCD、干膜CCD、閉環(huán)控制系統(tǒng)、涂布模頭及模頭移動機構(gòu)、行徑糾偏機構(gòu)等。

在A面涂布階段，通過干濕膜CCD的尺寸檢測數(shù)據(jù)與模頭及GAP的調(diào)節(jié)裝置聯(lián)動，實現(xiàn)A面尺寸的精確控制；在B面涂布階段，通過機頭和機尾CCD反饋的雙面涂膜尺寸數(shù)據(jù)與模頭及GAP調(diào)節(jié)機構(gòu)、糾偏機構(gòu)聯(lián)動，實現(xiàn)B面與A面涂膜的精準(zhǔn)對位。A/B面對位0±0.5mm下CPK>1.33。

在削薄改善方面，4680電芯極片對于削薄改善提出了更高要求，曼恩斯特的思路，是在墊片邊緣會進(jìn)行削薄區(qū)特殊設(shè)計，包括倒角、臺階、或者組合設(shè)計，可根據(jù)具體的漿料和涂布工藝來展開。除了墊片設(shè)計之外，曼恩斯特研究院負(fù)責(zé)人還提出可以通過邊緣T塊補料的方式進(jìn)行削薄改善。

在去金屬化方面，曼恩斯特一直致力于前段制程的去金屬化，近期，公司將全行業(yè)首發(fā)的全陶瓷全自動新品模頭將有效解決金屬模頭易磨損、不耐腐蝕等行業(yè)痛點。

曼恩斯特研究院負(fù)責(zé)人強調(diào)，今后曼恩斯特也將推出更多的陶瓷類產(chǎn)品，給業(yè)內(nèi)提供更安全的制造環(huán)境。

審核編輯：劉清