摘要

對大多數(shù)機器人廠家而言，對鋰電池制造工藝一知半解，這里面的機會到底在哪里？怎么樣做進產(chǎn)業(yè)鏈，分得一杯羹，才是重點。

中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示：2020年，中國新能源汽車銷量約130萬輛，預計2021年銷量達180萬輛，同比上漲近40%。

下游急速增長的市場需求不僅僅帶動了資本市場股價的狂歡，更是給上中游的材料和電池廠商帶了一波擴產(chǎn)浪潮。

據(jù)高工鋰電不完全統(tǒng)計，2020年動力電池投擴產(chǎn)項目26起，總金額超1760億元，2021年伊始，動力電池企業(yè)訂單暴漲，僅在1月份投擴產(chǎn)項目就達19起，其中電池項目9起，國內(nèi)寧德時代、中航鋰電、蜂巢能源、億緯鋰能等動力電池頭部企業(yè)相繼傳來產(chǎn)能擴張信息。

萬億級市場的機會在哪里？

鋰電行業(yè)的爆發(fā)無疑直接對上游自動化設備商和系統(tǒng)集成商帶來了重大利好，僅以寧德時代一家為例，2020年10月底以來共向大族激光、海目星激光、贏合科技、先導股份、今天國際、星云股份、超業(yè)精密、正業(yè)科技、納科諾爾等10家設備企業(yè)發(fā)出金額超82億元的大單，交付日期集中在2021或2022年。

而寧德時代加快產(chǎn)能競備及訂單鎖定僅是全球范圍動力電池新一輪擴張的縮影，目前包括LG化學、松下、SKI、中航鋰電、比亞迪、國軒高科等全球頭部動力電池企業(yè)都在積極部署產(chǎn)能上馬。

作為一片能看得見的下游投資熱土，機器人廠商勢必不能放棄這塊大蛋糕。但是對大多數(shù)機器人廠家而言，對鋰電池制造工藝又是一知半解，這里面的機會到底在哪里？怎么樣做進產(chǎn)業(yè)鏈，分得一杯羹，才是重點。

要想搞明白這些，首先要理清楚鋰電池制造工藝的基本流程。大體如下：

鋰電池制造流程圖

具體分為前中后三段：

前段：上料勻漿、涂布、輥壓、分切

中段：卷繞、制片、入殼、注液、封口

后段：化成、分容、PACK、倉儲物流

高工機器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）所長盧彰緣表示：“工藝不同，每一段對各類別的機器人需求都不盡相同，但首先要明確一點，機器人廠家要想進入鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈，宜早不宜遲，隨著鋰電行業(yè)進入大規(guī)模擴產(chǎn)時期，大量全新廠房在建，對于機器人廠商來說，機遇大于挑戰(zhàn)?！?/p>

從行業(yè)發(fā)展來看，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的集中度在不斷上升。從這次擴產(chǎn)的企業(yè)也可以看出，基本都是寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、中航鋰電等頭部企業(yè)，而這些企業(yè)對設備供應商的選擇基本都是固定的，那么隨著他們和設備供應商的合作越來越密切，后入者想進入這個市場難度非常大。

另外從機器人自身角度出發(fā)，設備一定是跟著工藝走。早進入行業(yè)就可以早點明白行業(yè)痛點，針對這些痛點，設計出更加符合不同工藝的機器人。

那么具體到各個工藝，“從鋰電池的制造工業(yè)來看，前段如涂布、分切、烘焙、卷繞，主要還是以鋰電專機為主，傳統(tǒng)的四六軸機器人的使用主要集中在中后段，包括電芯裝配、檢測、電池組裝等環(huán)節(jié)?！崩喈a(chǎn)業(yè)研究院院長杜義賢表示。

但也并不絕對，在一些工藝段還是有企業(yè)嘗試在使用機器人，例如疊片環(huán)節(jié)，速度較快，這一點并聯(lián)機器人就有優(yōu)勢。卷繞流程后的包裝工藝中，可以由SCARA和六軸完成上下料、涂膠、機器內(nèi)部轉(zhuǎn)運等功能，再搭配專用設備完成。在線檢測也可以由SCARA負責傳送帶拾取。

此外，在生產(chǎn)線中進行搬運和產(chǎn)品換型的工作交給線性模組機器人和SCARA機器人則最合適。

移動機器人大有可為

而更大的缺口還是在移動機器人上。

隨著近些年移動機器人解決方案慢慢成熟，越來越多的廠商開始嘗試在方案中集成各類AGV、AMR、叉車AGV等。

卷繞、制片、入殼、注液、封口等中段工藝由主要是以傳輸帶的運輸方式為主，很難進行改造。但前段和后段對移動機器人的需求非常大，前段主要是因為物料的體積和負載問題，需要和產(chǎn)線進行精準對接，對人員的損耗太大。

“目前極智嘉在鋰電行業(yè)的項目主要集中在電芯前工序和模組環(huán)節(jié)，包括立庫對接、線邊倉存取、物料搬運等多個場景，采用極智嘉自主研發(fā)的SLAM激光導航機器人產(chǎn)品，包含潛伏機器人和無人叉車兩大系列，負載從600kg~5000kg，能夠?qū)崿F(xiàn)各種場景和物料的智能化搬運，提升搬運效率的同時極大提升了安全性?！睒O智嘉極智嘉全球供應鏈解決方案總監(jiān)曹曉剛表示。

極智嘉鋰電行業(yè)AGV產(chǎn)品圖

“到了后段，對移動機器人的需求就是柔性搬運。傳統(tǒng)的解決方案技術簡單、成熟，但是最大的問題就是不夠柔性，并不能對不同型號的電池進行隨意切換。而隨著電池尺寸、種類的越來越多，柔性要求也將越來越重要?！倍帕x賢表示。

瀚川智能新能源BU副總經(jīng)理林海軍也講到：“與傳統(tǒng)產(chǎn)線流程方式相比，AGV的產(chǎn)線物流解決方案更為柔性、智能，多臺AGV既能自由獨立地分開作業(yè)，又能準確有序地組合銜接，形成沒有物理隔斷，這樣既能起動態(tài)調(diào)節(jié)作用，又可以延伸工作的范圍半徑，形成高度柔性的生產(chǎn)線?？梢越档腿斯こ杀?，方便與其它高科技設備實現(xiàn)自動連接，實施無人化作業(yè)，如此也可減少人工接觸電芯的機會，保證電芯品質(zhì)，但其劣勢主要體現(xiàn)在其行業(yè)技術不穩(wěn)定，故障率高?！?/p>

除了AGV用來搬運的功能之外，AGV+機械臂的復合機器人也越來越多?！斑@種復合機器人的需求主要存在于產(chǎn)線的設備巡檢和零散的物料運輸，例如某些廢品料的收集和抽樣檢測?！倍帕x賢講到。

但一方面，應用在電池領域的AGV車型復雜多樣。目前電池領域應用的AGV有叉車式、懸臂式、輥筒式、上下料、系統(tǒng)組裝、潛入牽引式、頂升倉儲式等眾多類型。而AGV市場的發(fā)展還未進入完全成熟的階段，能滿足鋰電行業(yè)多樣化深度定制的AGV供應商并不多。

另一方面，鋰電池作為對安全性、一致性、可靠性要求極高的特殊制造業(yè)，在應用場景中更為注重AGV定位的精準度、與整體生產(chǎn)節(jié)拍的協(xié)調(diào)性、調(diào)度系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)采集的準確性，對于AGV自動線方案的設計以及供應商的選擇顯得更為重要。

所以，眼下正是移動機器人企業(yè)大舉進入鋰電產(chǎn)業(yè)的好時機。而除了工業(yè)機器人、移動機器人之外，機器視覺等末端傳感器的機會也在不斷顯現(xiàn)。

例如寧德時代的“極限制造創(chuàng)新”概念就要求動力電池缺陷率從ppm（百萬分之一）級別向ppb（十億分之一）級別提升，這對視覺檢測的要求就越來越強烈了。

鋰電行業(yè)智能工廠雛形已現(xiàn)

“從單機到產(chǎn)線再到智能工廠，產(chǎn)能的釋放是關鍵，但電池能量密度的提高和安全性的平衡是當前核心技術聚焦點，所以從這個層面來看，鋰電行業(yè)整體智能工廠的建設迫在眉睫?！北R彰緣講到。

而當下國內(nèi)優(yōu)秀的鋰電行業(yè)集成商已經(jīng)經(jīng)過一輪洗牌，留下的主要有利元亨、先導股份、瀚川智能、科瑞技術、海目星激光、大族激光、拓斯達、臺達、遠榮智能等，而隨著行業(yè)集中度的再次上升，可以預見競爭也將進一步激烈。

以瀚川智能中高端圓柱電芯自動化產(chǎn)線為例，使用半自動設備每萬只產(chǎn)量大約用人15至20人，使用全自動設備每萬只產(chǎn)量大約用人10人，人均效率提升30%以上；合格率可以從90%提升到95%。

這套智能制造系統(tǒng)，可以助力客戶明顯提升生產(chǎn)運營數(shù)字化管理水平，并達到對生產(chǎn)參數(shù)管控降低不良率，平均故障響應時間控制在2分鐘內(nèi)，實現(xiàn)了設備/工夾具管理無紙化、信息化、智能化，通過交付過程的IT化，H客戶供應鏈評估分值提升21%。

杜義賢認為，智能工廠由兩部分組成：第一是硬件，即自動化設備；第二是軟件，即基于傳感器數(shù)據(jù)收集而建立的人工智能系統(tǒng)?！白詣踊O備好比人的骨骼，而軟件就像是神經(jīng)系統(tǒng)。”

杜義賢認為當前制造企業(yè)還面臨信息化建設存在斷層，車間管理成為“黑匣子”以及供應鏈各相關環(huán)節(jié)分布信息“孤島”等問題。為此在軟件方面，利元亨利用建模仿真與數(shù)字化孿生技術賦能工廠智能制造。

在此背景下，2021年3月20日，由高工機器人、高工鋰電、高工咨詢主辦的“鋰電池智造躍遷”2021鋰電池智能制造峰會”將在深圳舉辦，大會設立產(chǎn)線制造、倉儲物流、數(shù)字化智能工廠三大專場，特邀鋰電池、智能裝備、制造產(chǎn)線、倉儲物流等100+相關企業(yè)參會，共謀動力電池智能制造發(fā)展。

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