叠片是目前锂电池电芯中段装配过程中除卷绕外的另一主要工艺选择。叠片是通过将隔膜与极片交替堆叠制成多层叠片电芯的一种生产工艺。一般软包采用叠片工艺,方形既可采用叠片工艺也可采用卷绕工艺。目前市场上锂电池叠片机大体可分为四种:Z型叠片机、切叠一体机、热复合叠片机和卷叠一体机。其中,Z型叠片机和切叠一体机本质上都属于Z型叠片,目前在国内应用最广泛。热复合叠片机是将烘烤后的正负极片与隔膜热复合,随后经辊压,裁切成复合单元再进行叠片,相较于Z型叠片多热复合和辊压等工序,技术难度更高。卷叠一体机是指将正负极片裁切成单元,分别贴在隔膜上,然后用卷绕的方式,实现两组正负极片相间叠放;卷叠一体机设计牵扯到国外日韩zhuanli,目前国内应用较少。刀片化、大容量化、大尺寸化、快充化等将持续提升叠片渗透率,目前全球一二线电池企业已基本布局叠片电池。从主要公司布局情况来看,主要电池厂纷纷推出拳头产品,行业叠片电池产能不断扩张。
动力电池大尺寸化、快充化成为趋势,其中储能往300AH以上容量走,而叠片电池由于其能量密度高、内部结构稳定、理论循环寿命长等优势适合大容量、大尺寸等发展方向,叠片设备渗透率有望逐年提升。起点研究院(SPIR)数据显示,2022年中国锂电池叠片设备市场规模为41亿元,同比增长52%。预计到2025年中国锂电池叠片市场规模将超109亿元,年均复合增速达38.5%。起点研究院(SPIR)调研数据显示,2022年中国锂电池叠片设备主要企业有格林晟、先导智能、赢合科技、吉阳智能、科瑞技术等企业,目前锂电池叠片设备市场相较分散。
单纯的叠片机目前已不能满足锂电池对能量密度、循环寿命等要求,同时也达不到企业对叠片设备生产效率、设备生产良率、降本增效等的需求,未来多工位切叠一体机、热复合叠片机等将成为趋势,因此在多工位切叠一体、热复合叠片机等技术领先的企业将在未来的竞争中取得优势。随着电池往大容量、大尺寸、快充化等方向发展,未来叠片工艺渗透率将逐步提升,同时随着比亚迪、亿纬锂能、蜂巢能源等企业向超级叠片+刀片电池方向发展,叠片工艺影响力逐步增大的情况下,叠片设备前景广阔。起点研究院(SPIR)认为,未来锂电池叠片设备将呈现以下发展趋势:1、叠片效率不断提升:过去由于国内叠片机受制于叠片效率较低发展缓慢,而随着国内设备企业的技术不断进步,叠片效率不断提升,和卷绕工艺的效率差距逐步缩小。2、产品合格率提升:由现有的99%逐步往99.5%、99.9%、99.99%发展,同时产品的一致性CPK由1.33逐步提升至2.0以上。3、单机效率提升:由单机1GWh能力逐步往2GWh、4GWh等提升。4、切叠一体机成为发展趋势:由于Z型叠片存在隔膜变形&单片堆叠效率不高问题,因此切叠一体机成为将发展趋势,切叠一体机将极片模切/激光切、Z字型叠片机、贴胶热压机三类机型进行整合,简化中间工序、减少磕碰,从而提高良率&提升效率,同时四工位等多工位切叠一体机生产效率更高,未来渗透率将继续提升。
5、热复合叠片机能够避免Z型隔膜变形问题,更适合高能量密度大电芯,但同时由于其技术难度由于比Z型叠片更高,所以未来有望在能量密有高要求的应用场景逐步渗透。
来源:起点研究