锂电前道设备行业报告（17页）

行业报告下载 2021年10月22日 06:51 管理员

锂电生产设备是指锂离子电池产业链各环节所需生产机械设备的总和，简称锂电设备。除了电池制作本身的原材料，锂离子电池的制造工艺和生产设备对于锂电池性能有决定性的作用。随着锂离子电池市场不断扩大，市场对锂电池的性能要求越来越高，锂离子电池生产设备变得愈发重要。锂电池按照生产工艺可分为前、中、后三个阶段，前段工序的目的是将原材料加工成为极片，核心工序为涂布；中段工艺的目的是将极片加工成为未激活电芯，核心工序是卷绕；后段工序的目的是激活电芯，检测等级容量，核心工序是化成和分容。对应工序，锂电设备同样可以划分为前段设备、中段设备和后段设备。前段设备包括搅拌机、涂布机、辊压机和分切机等，产值占比约为 35%，其中涂布机价值最大，占 75%左右，其次是辊压机；中段设备包括卷绕机、叠片机、注液机等，产值占比约 30%，其中卷绕机价值占比 70%；后段处理需要分容化成柜和检测等设备，产值占比约 35%，其中化成和分容占 70%，组装占 30%。锂电池生产前段工序主要包括浆料搅拌、正负极涂布、辊压、分切、极片制作和模切，分别对应搅拌机、涂布机、辊压机、分条机、制片机和模切机。核心设备涂布机价值量占比 75%。 1）前段第一道工序：搅拌工艺与设备在锂电池生产工艺流程中，电极浆料的制备是最前端的环节，搅拌效果直接影响电池性能，是电极浆料制备最关键的一步。目前市场上的真空搅拌机单台价格在 20-40 万元之间，容量越大，价格越高。目前搅拌机设备的国产化率已超过 95%，基本实现国产化。

搅拌即使用真空搅拌机，在专用溶剂和黏结剂的作用下，将混合粉末状的正负极活性物质高速搅拌制成完全没有气泡的浆状正负极物质。锂电池正极包含活性物质、导电剂、溶剂、粘合剂、基体等物质，锂电池负极包含活性物质、粘合剂、溶剂、基体等物质。正负极浆料的搅拌需要分别使用 1 台搅拌机，总共需要 2 台搅拌机。在搅拌过程中，需要控制湿度和真空保压，真空保压的时间对浆料是否合格起着决定性作用，真空保压越高，搅拌机的品质越好，高品质搅拌机的真空保压时间通常在 8 小时以上。涂布的主要目的是将稳定性好、粘度好、流动性高的浆料均匀地涂覆在正负极表面上，其对锂电池的重要意义主要体现在一致性、循环寿命、安全性三个方面。涂布方式的选择和控制参数对锂离子电池性能有重要影响，主要表现在：（1）涂布干燥温度控制：温度过低不能保证极片完全干燥，温度过高则可能导致极片内部的有机溶剂蒸发太快，使得极片表面涂层出现龟裂、脱落等现象。（2）涂布面密度：涂布面密度太小会使电池容量达不到标称容量，涂布面密度太大容易造成配料浪费，严重时如果出现正极容量过量，由于锂的析出形成锂枝晶刺穿电池隔膜发生短路，引发安全隐患。（3）涂布尺寸大小：涂布尺寸过小或者过大可能导致电池内部正极不能完全被负极包住，在充电过程中，锂离子从正极嵌出来，移动到没有被负极完全包住的电解液中，正极实际容量不能高效发挥，严重的时候，在电池内部会形成锂枝晶，容易刺穿隔膜导致电池内部电路。（4）涂布厚度：涂布厚度太薄或者太厚会对后续的极片轧制工艺产生影响，不能保证电池极片的性能一致性，进而影响电池寿命。（5）涂布过程要严格确保没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片中，如果混入杂物会引起电池内部微短路，严重时导致电池起火爆炸。

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