华数锦明“THE ONE”模组生产线，将电池生产效率提升3-4倍

导读

电池的高成本是制约新能源汽车发展的重要原因，在材料体系进展相对缓慢的情况下，革新电池的生产工艺成为车企和电池企业格外重视的降本方式。

6月28日，华数锦明在常州发布了“THE ONE”锂电先进模组生产线技术，不再需要设备堆叠，就可以做到大圆柱生产节拍100-400PPM(每分钟100-400只)，方型铝壳20-60PPM，软包30-50PPM，整体生产效率比原来提高了3-4倍。

(资料图)

公司简介

华数锦明是华中数控(SZ300161)旗下的子公司，是一家专注于工业机器人研发和系统集成的科技型制造企业，在动力电池、储能系统、工业机器人、全自动包装设备、大物流系统和智能软件等领域具备国际一流的研发与设计制造能力。坚持以“工业4.0”为导向，为全球客户提供智能制造整体解决方案，在常州、武汉建有生产基地，在匈牙利、美国设立公司。

电芯、模组、PACK及装配线科普

单颗电芯是不能使用的，要将多颗电芯组合在一起，再加上保护电路和保护壳，才能使用，这就是所谓的电池模组；再将若干个模组与BMS、热管理系统等成组在一起形成电池包，这个过程也叫PACK。

“电芯-模组-电池包”是从里到外的排序，电芯一致性得好，用电芯组成的模组才安全，用模组集成的电池包也才安全。

“电池包-模组-电芯”是从外到里的排序，电池包外壳受损，模组外壳还能继续保护；模组外壳也受损了，电芯本体还有自我保护能力。

1，电芯：电芯指单个含有正、负极的电化学电芯，一般不直接使用。除此之外，电芯的寿命也是最为关键的因素，任何一颗电芯的损坏，都会导致整个电池包的损坏。电芯生产已经高度自动化了。

2，模组：电池模组可以理解为锂离子电芯经串并联方式组合，加装单体电池监控与管理装置后形成的电芯与PACK的中间产品。其结构必须对电芯起到支撑、固定和保护作用。从单颗电芯到电池模组的生产需要多道工序，目前模组生产一般都已经半自动或者全自动化生产。

3，电池包：PACK指的是锂电池定制的包装、封装、装配，主要工序分为加工、组装、包装三大部分。当数个模组被BMS和热管理系统共同控制或管理起来后，这个统一的整体就叫做锂电池包，PACK过程目前还是半自动生产为多。

虽然目前很多厂家纷纷提出CTP、CTC等技术，极力地想将模组这一环节减少或者取消，但由于车用动力电池必须确保高安全高稳定性，进展缓慢。大家也可以把这些CTP、CTC视同为整个电池托盘就是一个大模组来理解。

目前行业痛点：堆设备提效率，单位成本太高

目前，动力电池企业在生产端面临的问题是，生产效率低、电芯换型快，整体产线投入成本高等问题。

原先以包装与大物流生产线业务为主的华数锦明，在2014年进入电池模组PACK设备领域，并将食品包装的成功经验带到了电池模组PACK生产线领域。

在华数锦明总经理申灿看来，电池模组PACK设备与食品包装机非常类似，“很多动作其实是把头都换一换就可以做了”，但是两者的效率天差地别。

华数锦明总经理申灿

从数据上看，业内主流方形锂电池模组生产节拍是12~18PPM(即每分钟18~24个)，更换型号更以天甚至周为计；但是食品业内这种固体包装最高可以做到200~700PPM(即每分钟200~700个)，换型时间是以小时计算，两者有这十几倍的差距。

电池企业为了应对市场需求，提高生产节拍的方式，目前是用大量同样的设备简单做加法，并通过复杂的线体进行连接堆砌方法做出来的，带来的问题是单机设备多、布局复杂、成本高、稳定性差，同时效率提升并不明显。

不仅如此，电芯的换型周期短，平均换型周期12-24个月，按照原来传统堆设备的方式做出来的模组线，在换型时需要大量的硬件改造和人工耗时，同时还有较长的调试安装生产周期。

堆叠设备也很可能会降低OEE率(设备综合效率，用来表现机器实际的生产能力相对于理论产能的比率，OEE=稼动率 * 性能效率 X*合格率)，毕竟多一台设备就多一个出故障的地方，最终都会提现在OEE率上。

解决方式：产线做减法，并引入随动概念

行业迫切需求一种稳定、成本低且高效的生产方案。

华数锦明“THE ONE”模组生产线解决方案，就在成本和效率上进行了大幅优化。

目前，业内锂电池模组生产线的工作方式是：走-停-走的模式，华数锦明引入了食品包装的随动模式，设备的所有动作都是在高速运动过程中。

与业内堆叠设备方案不同，华数锦明做减法，以方壳电芯为例，电芯堆叠站之前“THE ONE”是没有工装板的，堆叠段之后也可以灵活配置，同时因为结构简单，比较容易做单元化和标准化。

“THE ONE”模组生产线电芯处理段的6大优点，一是可灵活组合，一次性硬件投资下降10-15%；二是可以多SKU生产；三是工装板设计、堆叠后段可以灵活配置工艺需求；四是占地面积减少15-40%；五是，极低的换型硬件投资；六是，结构简单、单元化、标准化。

同时，“THE ONE”模组生产线模组成型段也有5大优点：一是，非刚性连接、各个工艺站之间生产顺序可以调整；二是，通过RGV车高速运动可以满足模组产线的高节拍要求；三是，平衡各个工艺站产能节拍波动、提高稼动率和工站均衡性；四是，拆卸、维护方便、换型快速便捷、硬件和时间成本低；五是，非常容易实现标准化。

除了产品性能，华数锦明还考虑了运输便利性，要求所有的基站或者可以直接塞进一个集装箱，或者可以分成两个部分塞进一个集装箱，但是不能拆的更小。

申灿举例道，2021年他们曾向欧洲发出一条15PPM的方壳生产线，1个项目经理、1个翻译，还有8个工程师和工人，仅用两周时间就组装好一条生产线。

交付情况：大圆柱、方壳电池生产线已经交付

目前，“THE ONE”模组生产线根据需要成组的锂电池电芯分为4680大圆柱、方型铝壳、软包三类，覆盖所有的锂电池形状。

“THE ONE”模组生产线进展状况：

2022年，第4季度，已经向客户交付了大圆柱电池的电芯处理段；

2023年，第2季度，开始向客户交付方壳电池的模组线(电芯处理段)；

2023年，第3季度，开始向客户交付软包电池完整形态的THE ONE线；

2023年，第4季度，开始向客户交付方壳电池完整形态的THE ONE线；

2024年，第1季度，所有的模组线都将变成THE ONE模式。

最后

随着头部企业之间的技术特性逐渐趋同，未来竞争焦点一定将是规模化的制造能力，把其他行业成熟的大制造技术引入锂电制造体系是一种确实可行的方法，华数锦明的实践走在了锂电模组装备企业的前头！