汽车动力电池市场发展及如何保障电池生产一致性、稳定性

近日，《国际汽车设计及制造》杂志“特别报道”栏目邀请了奇石乐等多家深入电动汽车电池产业的上游设备商、材料商，参与专题访谈。奇石乐应用经理李永超分享了对未来动力电池市场发展的观点，介绍奇石乐顺应行业变革布局的新兴技术。

汽车动力电池市场的蛋糕，怎么分？

新能源汽车在2021年产销双双超过了350万辆，相比于2020年已经有了飞速的发展，这也说明了新能源汽车市场已经从政策驱动转向市场拉动。据业内专家表示，高需求提高了电池制造商的利润，并给市场带来了激烈的竞争。目前，锂离子电动车电池市场每年的业务规模是270亿美元，随着消费者接受更廉价的电动车，预计到2027年该市场会进一步增长至1270亿美元。

三元锂和磷酸铁锂是目前新能源汽车电池的主流技术路线。此外，氢燃料电池、钠离子电池、固态电池等技术正在不同的研发阶段，随着技术的突破，其也有可能进入主流市场。

 动力电池全球市场竞争格局

目前，市场占有率排名前十的电动汽车动力电池企业总部都在亚洲国家，主要集中在中国、日本和韩国。据韩国市场研究机构SNE Research数据：三大电池制造商——宁德时代（CATL）、LG和松下呈现三足鼎立的局面，共同占据了电动车电池制造市场近70%的份额。

       其中，宁德时代在不到十年的时间里迅速成长为全球最大的电池企业，为特斯拉、标致、现代、本田、宝马、丰田、大众和沃尔沃等车企供应动力电池解决方案。

此外，凭借自身的体量，加上新能源客车推广红利期的优势，集整车、动力电池、光伏设备、手机装配于一体的比亚迪成为国内动力电池行业当仁不让的第一。虽然后续有诸多企业在动力电池领域露出头角，但比亚迪以在这一行业多年的深耕，依然保持着自身的优势，位列电池制造商排名第四位。

日韩方面，松下拥有超过100年的历史，特斯拉和丰田都是它的电池买家。而捷豹、奥迪、保时捷、福特、通用等汽车都使用LG的电池。

让我们把目光放到欧美市场，现今，许多美国公司已经在开发下一代电池技术了，包括Ionic Materials、QuantumScape、Sila Nanotechnologies、Sion Power以及Sionic Energy等。欧洲国家也在寻求动力电池相关解决方案，以减少几十年来对中国日益增长的依赖度。随着西方国家发展速度加快，新的参与者有望崛起。但无论市场格局如何，对于电池制造商来说，前景无疑是光明的。

保证一致性、稳定性，奇石乐持续发力

       在访谈中，奇石乐Kistler应用经理李永超分享道：

“汽车行业正在经历一场变革：各类尖端技术趋势的兴起彼此关联、时有重叠、并擦出火花，与随之而来的客户期望和消费行为的转变遥相呼应。考虑到电动汽车使用的电池受到体积、能量密度、充电性能、抗衰减、环保要求等多方面的制约，因此未来短期内，以锂电池作为动力电池市场主导的这一格局很有可能将会继续保持下去。并且，由于中国市场发展迅猛，在当下电动汽车世界版图的占比极高。我们有理由相信，今后，前沿动力电池技术的拓展和落地也非常有可能来自于本土的动力电池供应商。

在动力电池的生产、研发中，奇石乐秉持动态测量专家一贯的态度，关注装配工艺中的安全和质量，提供基于100%实时过程监测与控制的压装解决方案，帮助企业有效避免因压力不当、缺乏智能控制所造成的电芯受损、变形，第一时间发现产品隐患，降低生产和售后成本。”

       作为全球伺服压机系统供应商——奇石乐集团于2022年推出新款NCFX伺服压机系统，设计紧凑，易于集成，专为“小量程+精密压装工艺”打造，设有2kN、5kN两种量程选择，适用于新能源电池生产，内置力-位移传感器。

Kistler NCFX伺服压机系统

面对电动汽车的续航里程和电池安全这两个备受关注的议题，作为设备供应商，尽可能完善自身的设备和解决方案的安全性，以确保动力电池生产工艺的一致性、稳定性，是非常重要的环节。与此同时，材料供应商在新能源动力的开发和应用过程中，在保证电池高效、安全等方面也功不可没。

奇石乐伺服压机系统在成本效益和能源高效利用方面具有突出的表现：

- 该系统具有节能（与液压系统和气动系统相比，可以节约高达80%的能耗）*

- 减少碳排放（各压机产品不同，每年至多可减少2吨碳排放）

- 降低总体拥有成本（TCO）等优点，能够与汽车行业结构变革实现无缝衔接

*研究结果来自于卡塞尔大学（2012）

此外，奇石乐maXYmos NC过程监控系统可针对力、位移或其他监控标准完成精准停止，实现对压装工艺的精确控制，从而在保证使用灵活性同时，为工件提供最大程度的保护。据李永超介绍，该系统可以为相关生产步骤提供100%的透明度和可追溯性，为灵活、透明、高度自动化的电动汽车动力电池生产过程提供支持，帮助客户在实现生产升级的同时，提高成本效益和资源效率。

Kistler maXYmos NC过程监控系统

最后，李永超说道:

“不仅仅在中国，放眼全球，2021年新能源汽车在世界多个地区销量激增，势必将影响各地车企做出较为‘激进’的电动车战略布局并更多吸引家用车消费市场的青睐，把买‘电’还是买‘油’的购车选择逻辑深深地植入到潜在消费者的脑海中。此外，掣肘了汽车、3C、消费电子行业两年之久的‘芯片难’问题也将在今年有望进入缓解之势。因此我们认为，2022年，新能源汽车市场的高增长非常有可能延续。如若在动力电池技术、车辆续航和充换电时长等方面出现新的技术，则将进一步提高动力电池在市场上的增长幅度。”

       奇石乐压装技术在新能源电池装配过程的应用 

热压整形

卷绕或叠片工艺后，尤其是卷绕较厚的电芯，卷绕后的变形问题尤为突出，需要对电芯进行热压整形。

奇石乐伺服压机优势：

• 位移重复精度可达0.01mm

• 可外接更高精度位移传感器

• 压装过程中可无级调速度，节省节拍周期

• 压装数据可追溯

• 可根据保压时间定制伺服压机

• 松散状态的电芯厚度一致性也差，会影响电芯入壳工艺，增加入壳工艺的难度，甚至导致入壳时电芯损伤

外壳焊接保压

单个模组外面用铝板焊接固定为一个模组单元，在焊接过程中保持恒定的压紧力保证焊接无缝隙。

奇石乐伺服压机优势：

• 测量精度高，位移重复精度可达0.01mm

• 压装过程中可无级调速度，节省节拍周期

• 力反馈控制保证压装过程力值不变

• 压装数据可追溯