淺談動力電池模組與PACK系列的市場形態

鋰電池自1990年問世以來，因其能量密度高、電壓高、環保、壽命長以及可快速充電等優點，深受3C數碼、動力工具類等行業的追捧，特別是新能源汽車行業，顯得尤為突出。作為提供新能源汽車動力來源的鋰電池行業已成為國家戰略發展的重要一環，預計未來5 到10年，這個行業將實現行業生態的自我完善和發展，市場潛力巨大，未來產業規模有望突破1,600億元。

眾所周知，從鋰電池單體電芯到自動化模組再到PACK生產線的整個過程中，組裝線的自動化程度是決定產品質量與生產效率的重要因素，近幾年隨著經驗的累積和自動化集成能力的提升，國內高端智能裝備制造企業在打造動力電池全自動/半自動組裝線、自動化設備集成、信息采集與傳輸(MES)、無人化車間軟硬件管理系統等方面，大展拳腳并占據一席之地。本文從目前國內電池模組與PACK 設備特點和市場需求出發，提出了一些觀點，供大家參考。

鋰電池模組

鋰電池模組是由幾顆到數百顆電池芯，經由并聯及串聯所組成多個模組，除了機構設計部分再加上電池管理系統和熱管理系統，組成了一個較完整的鋰電池包系統。一般而言，不管是軟包、方形、圓柱還是18650型電池，模組的自動化組裝工藝流程都是從電芯上料開始的，這個來料可以是原供應商提供的包裝，也可以是廠家經過檢測后統一整理好的專用托盤，上料可以是人工操作，也可以通過傳送帶自動上料，然后通過機器人經由抓手抓取。上料的同時會進行電芯的讀碼（采集單個電芯的身份數據信息）、電芯極性檢測（有無放反方向）、電芯分選及配組，并將不良品剔除。來料通過初檢和分選之后，根據模組和工藝要求的不同會分別進行諸如激光清潔- 涂膠- 電芯堆疊- 電池盒組裝- 極耳裁切整形- 模組殼激光焊接- 模組激光打碼- 打螺絲- 模組檢測- 連接片激光焊接-BMS 系統連接- 模組終檢測- 模組下料等工序。

鋰電池模組

由于目前市場上各家汽車廠商的要求不同，所以幾乎沒有一家的模組和生產工藝是一樣的，這也對自動化產線提出了更多的要求。好的自動化生產線除了滿足以上硬件配置和工藝要求以外還需要重點關注兼容性和“整線節拍”。由于模組的不固定，所以來料的電芯、殼體、PCB板、連接片等都可能發生變化。產線的兼容性就顯得尤其重要。對于當前的動力電池行業來說，模組的自動化程度要求一般都比較高。因為工藝的復雜程度、工作環境的要求等，應用機器人和專用設備的優勢顯而易見。

電池PACK 智能自動化線三維布局圖

電池PACK

PACK是指包裝、封裝、裝配的意思，其工序分為加工、組裝、包裝三大部分。PACK產線一般只需要承擔兩個功能：傳送和檢測。目前各廠家普遍應用了半自動的PACK組裝產線，主要用于PACK 的上線、下線、檢測、廠內傳輸和包裝。

在這里面AGV小車、助力機械臂、滾筒線、吊臂等都是簡單而有效的工具。而柔性的線路串接等工作確實離不開人工的協助，所以半自動的PACK是目前各廠家的主流配置。當然越來越多的客戶會要求將PACK和模組的MES系統集成在一起，以便更好的管理和快速的查詢，這對于系統集成商來說又是一個小小的挑戰。

電池廠商關注點

工信部出臺的《鋰離子電池行業規范條件》關于生產規模和工藝技術中明確要求“企業應采取工藝先進、節能環保、安全穩定、自動化程度高的生產工藝和設備”。同時也正在加快制定動力電池的產品性能、編碼、規格尺寸等一系列的標準，對于目前已投放在市場上的產品將有進一步的規范，由此可見，國家在推動整個新能源汽車產業鏈協同發展方面的信心和決心。

CIBF 2016 深圳展覽會上企業展出的高柔性智能自動化電池PACK 產線

就目前市場呈現出的小批量多品種的特性，充分體現了動力電池行業缺乏統一的生產標準，電池缺乏通用性，則無法達到標準化、規?；a，無形之中增加了電池的生產成本；同時，由于電池的充放電性能指標等存在差異，導致充電樁呈現多元化和定制化特征。鑒于此，電池生產企業、系統集成企業、整車企業以及電池回收利用企業，都希望進一步統一電池規格尺寸，動力電池標準的制定實施宜早不宜遲。

兩大市場形態

隨著動力電池自動化組裝工藝的不斷提升以及高端裝備的普及，動力電池企業對它的認知度也越來越高。去年國內多家企業已經配置了全自動的模組生產線，產能及產品品質得到了明顯的擴大和提升。

筆者相信，就市場需求而言，電池模組及PACK生產設備形態從目前的小批量多品種到未來的大批量標準化，解決方案的制定將會是電池廠商關注的重點，與此同時，電池企業選擇自動化模組與PACK 生產線，不僅僅是投資和回報的問題，更是企業長遠發展戰略的問題。