鋰電化成分容裝備的“升級(jí)”與“轉(zhuǎn)型”

摘要

在化成分容設(shè)備段，容量一體機(jī)、化成一體機(jī)已成為技術(shù)布局的重要場景。

化成分容段作為鋰電池生產(chǎn)最耗電的環(huán)節(jié)，在鋰電產(chǎn)業(yè)洗牌加劇的新周期下，呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢。

具體來看，化成分容段的新工藝和設(shè)備集體朝著提升精度、提高效率、降低能耗、小型化的方向發(fā)展，充放電效率、電流電壓精度、電池溫度及針床內(nèi)部環(huán)境溫度控制水平、維護(hù)便利性、自動(dòng)化程度、占地空間等方面成為電池企業(yè)選擇化成分容設(shè)備的重要考量維度。

對(duì)于企業(yè)而言，提高自研自產(chǎn)率、滿足新周期下市場要求僅僅是取得競爭優(yōu)勢的第一步。如何提供產(chǎn)品差異化優(yōu)勢、深度綁定下游頭部客戶，決定著在本輪生存戰(zhàn)的廝殺中能否更長久地走下去。

面對(duì)如此激烈的競爭環(huán)境，精實(shí)機(jī)電作為聚焦且深耕近20年的鋰電后段整線供應(yīng)商，用實(shí)際行動(dòng)響應(yīng)市場需求。

其中，精實(shí)機(jī)電最新推出的第三代高壓直流容量水冷一體機(jī)、第二代化成一體機(jī)，通過技術(shù)與設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了能耗大幅降低、系統(tǒng)效率顯著提升，而100%的產(chǎn)品自研率是化成分容工序技術(shù)革新的強(qiáng)效支撐，推動(dòng)面向零碳的鋰電智能制造。

精實(shí)機(jī)電董事長、總經(jīng)理黃劍波表示，精實(shí)機(jī)電秉承長期主義，持續(xù)以底層技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)品迭代升級(jí)，助力客戶實(shí)現(xiàn)更高程度的降本增效。

跨越技術(shù)門檻

設(shè)備迭代升級(jí)

在化成分容設(shè)備段，為達(dá)到制造端極致節(jié)能、極致提效、極致降本的目的，具備高集成、高效能、智能化等特點(diǎn)的容量一體機(jī)、化成一體機(jī)已成為技術(shù)布局的重要場景。

高工鋰電了解到，化成分容段一體機(jī)的技術(shù)門檻主要在于，一體機(jī)多個(gè)功能模塊的高度集成，需要具備機(jī)械非標(biāo)設(shè)計(jì)能力和電力電子設(shè)計(jì)能力，以及采用高效的能源管理和控制系統(tǒng)以確保設(shè)備的整體效能和穩(wěn)定性。

黃劍波表示，國內(nèi)鋰電裝備企業(yè)中，精實(shí)機(jī)電是第一家設(shè)計(jì)開發(fā)交付適配自動(dòng)線模式的化成容量系統(tǒng)的供應(yīng)商，具備近20年的非標(biāo)設(shè)計(jì)能力及電力電子設(shè)計(jì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)?；诖?，精實(shí)機(jī)電在業(yè)內(nèi)較早布局了容量一體機(jī)、化成一體機(jī)，并實(shí)現(xiàn)了迭代升級(jí)。

容量一體機(jī)方面，精實(shí)機(jī)電推出的第三代高壓直流容量水冷一體機(jī)，具備高效、便捷、穩(wěn)定、安全、節(jié)能等突出優(yōu)勢。

一體化、模塊化設(shè)計(jì)，通過優(yōu)化電路設(shè)計(jì)、減小元器件尺寸和采用高密度封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了更小的體積和更高的容量輸出，縮短運(yùn)維時(shí)間，提升工作效率；

采用先進(jìn)的電路設(shè)計(jì)和材料技術(shù)，大幅提高了能量轉(zhuǎn)換效率。以儲(chǔ)能方形電池為例，實(shí)現(xiàn)充電系統(tǒng)效率提升至 87%、放電系統(tǒng)效率提升至 84%；對(duì)比傳統(tǒng)的獨(dú)立分容柜的方案，客戶可以降低50%以上的能耗；

單庫位獨(dú)立水冷控制，確保庫位溫度一致；

采用先進(jìn)的傳感器、控制器和人工智能技術(shù)，軟硬件融合管控，護(hù)航電芯充放電全過程。

化成一體機(jī)方面，精實(shí)機(jī)電根據(jù)下游取消廠房的高溫、干燥的環(huán)境需求，推出了第二代化成一體機(jī)，庫位通過水熱方式提供庫位環(huán)境溫度保障，負(fù)壓模組集成到載具上，實(shí)現(xiàn)電池注液口與廠房環(huán)境隔斷，從而免除客戶端廠房除濕、加熱。

技術(shù)層面突破了大功率電源小型化技術(shù)，支持極簡串聯(lián)、旁路串聯(lián)、高壓直流模塊快速替換，兼容高壓直流母線和3相交流母線，適配各種工裝；

助力降本增效，采取旁路模塊、監(jiān)控模塊嵌入式布置，線材損耗減少80%，電源系統(tǒng)效率提升20%，空間節(jié)省10%；

運(yùn)維環(huán)境友好，嵌入式與模塊化結(jié)合，支持人員常溫環(huán)境維護(hù)，大幅減少高溫作業(yè)時(shí)長，預(yù)安裝設(shè)計(jì)，極易部署，助力高效便捷交付。

據(jù)黃劍波介紹，這兩系列的新品從降本、維護(hù)快捷性、快速交付及提高充放電效率等方面都有異于原機(jī)型的顯著優(yōu)勢，目前正與多家電池廠商交流中，如寧德時(shí)代、贛鋒鋰電、瑞浦蘭鈞、耀寧及歐洲客戶等均有合作意向。

自研電源系統(tǒng)

支撐產(chǎn)品降本降耗

電源系統(tǒng)在化成分容段影響著設(shè)備的充放電效率、電流電壓精度等，對(duì)降本降耗起到了至關(guān)重要的作用。

黃劍波稱，精實(shí)機(jī)電的電源設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)核心成員都是來自艾默生網(wǎng)絡(luò)能源，擁有超二十年的電力電子設(shè)計(jì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。公司自研電源歷程已逾4年，并2022年初交付樣機(jī)至客戶測試，經(jīng)業(yè)內(nèi)反饋，精實(shí)電源技術(shù)與設(shè)計(jì)工藝行業(yè)領(lǐng)先。

此外，精實(shí)機(jī)電的Matlab HVDC 綜合系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓直流母線系統(tǒng)的全面研究和優(yōu)化，為高壓直流母線建設(shè)、高效節(jié)能的智能調(diào)度等提供充分必要支持，突破此領(lǐng)域國內(nèi)空白應(yīng)用，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。

目前，精實(shí)機(jī)電自主研發(fā)的高壓直流方案已成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，能夠有效降低降低廠房能耗與產(chǎn)線成本，極大提高能量轉(zhuǎn)換效率，且具備行業(yè)內(nèi)差異化優(yōu)勢：

采用全數(shù)字化的軟開關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高壓母線與電芯之間的能源直接轉(zhuǎn)化，有效提高了電能轉(zhuǎn)換效率；

基于高頻變壓器的隔離使得電池電壓及充放電電流等信號(hào)采樣更直接，輔以精確的溫度補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電壓萬分之二，電流萬分之四以內(nèi)的高精度控制，一致性高；

電源模塊尺寸緊湊，支持拔插，可嵌入安裝在電池柜內(nèi)部，進(jìn)一步優(yōu)化 DCDC 到電池的線路損耗，并實(shí)現(xiàn)線纜的標(biāo)準(zhǔn)化；系列化的模塊覆蓋從100A到300A的充放電范圍。

在串聯(lián)模塊設(shè)計(jì)上，精實(shí)機(jī)電串聯(lián)電源模塊電流精度0.04%FS，充電峰值效率>95%，回饋峰值效率>94%，參數(shù)持續(xù)穩(wěn)定可靠：

電網(wǎng)側(cè)配電方案可選，針對(duì)不同的應(yīng)用需求可選擇直連市電AC380V，也可選擇與PCS聯(lián)合應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)高壓母線的串聯(lián)化成方案;

高效的空間利用，電源尺寸大幅減小，更便于設(shè)備集成，整體結(jié)構(gòu)空間可節(jié)省50%，內(nèi)部模塊布局簡潔明了，可維護(hù)性得以提升;

大功率線纜減少80%及以上，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率>80%及以上，控制成本的同時(shí)兼顧節(jié)能減排，設(shè)備發(fā)熱小，對(duì)廠房的控溫需求降低。

值得一提的是，面對(duì)新周期下的零碳需求，精實(shí)機(jī)電革新了傳統(tǒng)的交流母線供電系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)建光儲(chǔ)一體化的綠色節(jié)能供配電系統(tǒng)架構(gòu)，基于母公司華自科技優(yōu)秀的變配電、儲(chǔ)能變流等技術(shù)基礎(chǔ)，結(jié)合新型供電體系下的循環(huán)能量高效利用策略，為面向零碳的鋰電后段智能制造奠定牢靠基礎(chǔ)。

黃劍波稱，未來精實(shí)機(jī)電將持續(xù)聚焦且深耕具有技術(shù)及市場優(yōu)勢的后段及物流線業(yè)務(wù)，理性研發(fā)并拓展鋰電前、中段設(shè)備與業(yè)務(wù)，向極致節(jié)能、極致提效與極致降本進(jìn)擊，為鋰電產(chǎn)業(yè)賦能。

審核編輯：劉清