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2018年中国锂电池及锂电池检测系统行业现状分析及未来发展趋势预测

日期:2019-12-14 10:50
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摘要: 1、锂电池基本情况 锂电池是通常使用的锂离子电池的俗称,锂离子电池是指 Li+嵌入化合物为正负极,依靠 Li+在正负极之间移动来实现充放电的二次电池。锂电池工作电压高(3.2-3.7V)、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长,是21 世纪发展的理想电源, 目前已在 3C 产品、 电动工具和电动自行车上大量应用,并开始向新能源汽车及储能领域快速扩张。

  随着人们环保意识的不断增强,二次电池凭借可循环使用的优势,其在电池行业中占据较大份额, 2009 年全球二次电池占全球电池总量的 76.4%, 2015 年达到 82.6%, 锂电池相比镍氢电池、 铅酸电池等传统二次电池而言, 在能量密度、循环次数等多个方面具有明显优势。

2、锂电池产业链基本情况

    锂电池产业链上游为锂矿产资源,中游为锂电池材料、电芯生产、电芯生产装备、锂电池检测系统提供商和锂电池组装企业,下游主要是锂电池配套应用领域,包括 3C 产品、电动工具、电动自行车、新能源汽车、储能等行业。

    全球锂资源主要来自于盐湖卤水锂和矿石锂。盐湖卤水资源大部分在南美(玻利维亚,智利高海拔地区)和中国(青藏高原),矿石锂资源主要分布在澳大利亚、北美和中国。

    锂电池材料占成本 70%以上,决定着锂电池的性能。锂电池主要由五部分构成,即正极材料、负极材料、电解液、隔膜和包装材料。锂电池的核心材料是正极材料、电解液和隔膜,其中,正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素,占锂电池成本比例约为 40%,电解液和隔膜的成本占比分别约为 10%和 15%。目前中国在四大关键材料领域中, 正极材料、负极材料和电解液都已逐步实现自给,隔膜材料在中低端应用领域已逐步自给,但在优异应用领域还较为依赖进口。

锂电池制造是指把各种锂电池材料组合起来形成电芯,具有技术壁垒高、资金投入大的特性,国际大厂如三星集团、索尼、 LG 化学、 ATL 为行业领军者,国内的比亚迪、天津力神、比克占有一定的市场份额。锂电池组装是指把若干电芯组装形成锂电池组,主要组装厂家分布于中国台湾、大陆以及日本、韩国等区域。锂电池检测是锂电池制造和组装必不可少的环节,是锂电池性能实现和安全可靠使用的有力保障。

    目前 3C 产品、电动工具、电动自行车等中小型电池仍然是锂电池主要需求领域。随着世界各国对环保的日益重视及多项产业扶持政策的相继出台,新能源汽车、储能领域锂电池需求将呈现高速增长态势,占比将持续提升。

    3、锂电池组组装设备行业的基本情况

    锂电池组组装设备行业是锂电池产业链的重要组成部分, 锂电池组组装生产线包括模组和锂电池组的全自动或半自动组装线、自动化设备集成、生产过程各类检测系统、信息采集与传输、生产车间软硬件管理系统。目前优异设备主要产自美国和德国,随着行业经验的累积和技术水平、自动化集成能力的提升,国内企业开始占有一定的市场份额。

    锂电池组自动化组装工艺流程从电芯的人工或自动上料开始, 上料时进行电芯读码、电芯极性检测、电芯分选和电阻值检测,并剔除不佳品。通过初检和分选的原材料, 根据模组和工艺要求进行电芯堆叠、 电池模组组装、 电池模组焊接、BMS 检测、模组 EOL 检测、电池组组装、电池组 EOL 检测等工序。

    因工艺、标准、用途差别,各厂商对自动化组装生产线的要求各异,除配置硬件实现工艺外,还需兼顾全线设备兼容性、整体效率。下游产品的差异会导致电芯形状、电池组形状、模组及电芯连接方式等发生变化,因此,设备的兼容性显得尤为重要;而整体效率则需充分考虑每个工序产能衔接、厂房空间利用、生产快速流转等因素。

    当前,锂电池组组装设备主要用于锂电池组的上线、下线、核心工位安装、检测、厂内传输和包装,其中柔性的线路串并联等工作需人工参与,多采用手工或半自动设备实现。随着电芯、电池模组、电池组标准化程度逐渐提高,在生产线上应用机器人和自动化装备并集成各种过程检测系统, 实现全自动化生产是未来发展的必然趋势。随着下游企业对产品的生产数据追溯及流程管控的要求提高,市场对锂电池组和模组的 MES 系统集成的需求日益增多。

    (三)锂电池检测系统行业的基本情况

    1、锂电池检测系统行业的界定

    锂电池检测系统处于锂电池产业链的中游,系锂电池研发、生产及应用的重要组成部分。锂电池检测系统主要用于锂电池功能性、安全性及可靠性检测,包括锂电池组充放电检测、 BMS 检测、锂电池组 EOL 检测及工况模拟检测等。

    (1)锂电池检测的作用及定位

    锂电池易因短路、过充等原因导致烧毁或爆炸,具有一定危险性,在应用中与保护板组装为成品电池;在能量密度要求较高的应用领域,锂电池需进行串并联组合成锂电池组,并通过 BMS 进行管理。

    锂电池组检测系统主要应用于锂电池组研发、生产到工程应用各环节的功能及性能检测和评价。

    (2)锂电池检测的项目与目的

锂电池检测项目主要包括一致性、功能性、安全性、可靠性及工况模拟等五个方面。

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