锂电池制程工艺痛点
我们对于工艺痛点的分析将从锂电制程的四大分段中展开，包括极片段、装配段、分容化成段以及模组/PACK段。
- 极片段需要重点解决杂质、均匀、能耗的问题。在极片成型过程中保证其一致性，从搅拌开始就尤为重要。
- 装配段需要重点解决水含量、粉尘毛刺、电芯中转损坏的问题。控制粉尘毛刺是目前行业普遍的难点。
- 分容化成段需要重点解决能耗、散热、精准度等问题，目前通过全自动立体仓储既解决存储又提升效率。
- 模组/PACK段需要解决涂胶、焊接、测试等问题。
要从根本上解决锂电制程中的痛点，提高生产的质量一致性、效率，以及成本控制能力，还要靠提高生产设备控制精度、生产线自动化水平来解决。
如何解决痛点
领先的锂电制造企业希冀以传统领域积累的技术及经验，叠加在新兴技术方面持续投入，完成新一轮锂电池工艺制程技术变革。据观察，与前沿技术的融合、现有设备一体化、环保节能化、高速化主导这轮的技术变革。
仿真技术
近年来，锂电池扩产周期大幅缩减，得益于仿真技术在生产过程中的应用。
锂电池在制造过程中涉及正极、电解液、负极、隔膜等材料的选取与匹配，极片设计参数的选择等问题；同时，电池工作中涉及化学反应、传质、导电、产热等过程。由此可见，锂电池是一个非常复杂的体系。
仿真技术作为实验的一种补充，能够对各种方案进行模拟，去芜存菁；也能模拟电池在不同工况下的充放电过程。因此，锂电池生产仿真技术带来的好处是显而易见的。
仿真技术及工业机器人头部电池企业内部已经开始规模化应用。
设备一体化
我们观察到头部锂电设备制造企业在设备一体化方面的研发投入都极大。锂电设备的高自动化、高稳定性将是必然趋势。
究其原因，一是在动力电池制造中，单机设备涉及的流程较多，产品良率难以控制，这将导致材料利用率和产品直通率的降低，因此设备的删繁就简是必然趋势。
二是目前动力电池生产存在前段工艺一致性差，电池制造装备技术差距大，跨产业及产业内协作不给力等问题，这就需要设备企业提供一个系统的整体解决方案。
三是相对于传统单机设备，通过前段设备一体化的升级，将会在通过率、生产成本、空间率、数据闭环、生产质量等方面发挥作用。
激光技术
激光技术在锂电制程中的应用，同样给锂电池工艺制程带来重大变革。
激光切割工艺主要运用在极耳切割成型、极片分切、隔膜分切。激光焊接在汽车铝壳锂电池行业的应用主要在方形电池的外形。焊接方式有拼接焊和叠焊两种。激光设备主要应用于前端制片、中段焊接以及后段模组pack环节。
同时，激光切割相比传统工艺的优势主要体现在三个方面：
- 在极耳切割成型中的优势是无耗材、速度快、切割质量稳定；设计灵活性高，适用于不同种类和规格的电池。
- 在极片分切中的优势是生产效率高，工艺稳定性好。
- 在隔膜分切中的优势是隔离膜是有机化合物构成，采用激光切割效果良好。
基于此种背景下，极片激光切割替代加速，叠片技术路线下极耳/极片切割量有望提升，激光在锂电制程中的应用量将持续提升。
未来激光技术的应用领域主要在三维振镜飞行焊接、顶盖侧焊、负极削薄区的清洗。
整体来看，目前极耳切割的技术趋势是切割速度越来越快，切割质量要求越来越高。此外，正极涂覆层材料成分与密度变化、非金属材料夹心结构等新设计对切割工艺的要求也越来越高。动力电池性能不断提升倒逼锂电设备智能制造升级，对激光器在光电转换效率和节能减耗方面提出更高的要求。
视觉技术
锂电池在迈向PPB极限制造的目标过程中，尤其需要关注视觉技术的应用。如何快速对锂电的各生产工序进行层层质检，实现锂电的高效生产？机器视觉以极高的检测效率、检测精度和超强稳定性，改变锂电池的生产方式，已成为锂电池生产装配中的标准配置。
目前，针对锂电生产过程中的隔膜、涂布、辊压、分切、模切、叠片等工序，各大机器视觉供应商分别给到尺寸检测、对齐度检测、外观缺陷检测、位置归正和纠偏闭环控制等解决方案。不同的是，在各检测环节中，有的企业采用最新技术，有的采用最新算法，各有巧妙，但归根结底，离不开视觉应用的四大底层技术 — 识别、测量、定位、检测。
能耗管理
锂电池生产过程中的能耗问题依然突出。
目前生产1KWh电池需要
40-50KWh的能耗
目前锂电制造企业的能源利用率较低，生产中大量热量放出，造成极大的浪费，而且存在种种弊端。环保节能技术在锂电池生产过程中的应用尤为关键。
当前，国内领先的锂电生产企业，几乎都在生产线上安装NMP材料回收系统，以达成对NMP回收、提纯、再利用的目的。通过回收系统实现锂电制程的循环利用，不仅达到国家环保要求，同时也大大降低锂电生产成本。
我们预测，目前生产1KWh锂电池需要的能源消耗将会平稳下降到2030年的30kWh以下。在环保节能技术的应用下，未来的锂电生产所需能源消耗将会得到大幅降低，这将使得锂电生产趋向低污染化、低能耗化。
固态电池技术
我们也关注到，聚合物固态/固态电池的发展对现有工艺的推动作用。
过去十年，动力电池的技术突飞猛进，但安全隐患和里程焦虑仍然是其难以摆脱的“魔咒”。与此同时，固态电池在争论和质疑声中成为行业新宠，随着各路巨头的入场，固态电池的未来也渐渐明朗。
固态电池相比液态电池，优势主要体现在安全性和能量密度。因此，在众多电池技术的研发中，固态电池尤其受到全球范围的广泛关注。领先企业都投入大量的资金用于固态电池研究。
当前，固态电池技术研发已经被推上潮头浪尖。截至2022年9月，全球已有56家企业在布局研发固态电池，预计在2025年开始小批量进入市场，将成为动力汽车取代燃油汽车的制胜利器。在市场需求方面，预测到2030年，全球固态电池需求有望突破500GWh。
按照国内行业专家保守估计
3,000亿元人民币以上的市场规模
半固态/固态电池的未来发展方向将是干电极技术、热复合技术、智能制造，这将有望彻底解决液态电池目前存在的安全问题。
结语
我们通过大量的走访和调研，结合行业内资深专家的意见，梳理目前锂电制程的关键痛点以及10大技术趋势。如需了解更多的锂电池生产制程技术趋势，可以下载《锂电池制程10大技术趋势》，未来我们也会对此进行持续性的深入研究。同时，感谢大东时代智库(TD)、广东利元亨智能装备股份有限公司及深圳吉阳智能科技有限公司为本报告所提供的宝贵意见和大力帮助。
