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電動汽車需求激增,鋰離子電池推動行業成長

鉅大LARGE  |  點擊量:218次  |  2021年08月13日  

摘要
隨著手機、數碼產品和電動車的普及,鋰離子電池在生活當中扮演的角色越來越緊要。 盡管鋰離子電池因低能量密度、循環使用壽命有限的缺點常常受到人們詬病,但與這些問題相比,電池安

隨著手機、數碼產品和電動汽車的普及,鋰離子電池在生活當中扮演的角色越來越緊要。


盡管鋰離子電池因低能量密度、循環使用壽命有限的缺點常常受到人們詬病,但與這些問題相比,電池安全性問題才是關注的重點。當鋰離子電池存在安全性缺陷的時候,其因起火、爆炸造成的后果總是那么觸目驚心。


那么,在鋰離子電池成品出廠之前就非得對首先嚴格對其進行探測才行。在這里,鋰離子電池測試系統的地位就顯得非常緊要了。


01


鋰離子電池測試系統是指對電芯以及成品電池進行探測的相關設備。測試的目的是為了確認其各項指標是不是達到工藝標準或出廠標準,防止某些疏忽而導致的意外事故發生。


因此,一只合格的鋰離子電池在安全性能上應當滿足下面這些條件:


無論是在短路、過充電、針刺、平板沖擊亦或是燃燒情況下,理應不會因起火而造成爆炸。


依據不同的分類標準,鋰離子電池測試系統可分為不同的類別:


按用途對象的不同,鋰離子電池測試系統可分為電芯測試系統、模組測試系統、鋰離子電池包測試系統等。


按使用范疇的不同,鋰離子電池測試系統可分為手機電池測試系統、筆記本電池測試系統、電動工具電池測試系統、電動自行車電池測試系統、電動汽車電池測試系統等。


按電池包組裝測試工序分,鋰離子電池測試系統包括電芯分選測試系統、充放電測試系統、保護板測試系統、線束測試系統、bMS測試系統、模組EOL測試系統、電池包EOL測試系統、工況模擬測試系統等。


02


鋰離子電池測試系統產業鏈如下圖所示:


上游重要為電子元器件和機箱機架等供應商。


這些廠商重要供應相關電子元器件及機箱機架等零部件。


電子元器件是電池探測設備較為核心的部件,因此技術含量和附加值都很高。其他比如機箱、機架由于出產和制造的技術含量較低,所以附加價值較低。


中游為鋰離子電池測試系統行業。


鋰離子電池測試設備制造商要依據電池制造商研發和加工的不同類型的電池,供應相應的測試設備以達到測試產品安全可靠性和研發目的。


一般而言,客戶要求各不相同,具有多樣性、個性化定制特點。鋰離子電池測試系統行業公司都需結合現有產品,重新設計方法。因此,鋰離子電池測試系統與鋰離子電池制造業有著密切的聯系。


全球鋰離子電池測試系統制造商中,規模較大、知名度及市場份額較高的公司有美國bitrode、德國Digatron及納斯達克上市公司AV、韓國PNE、日本片岡制作所等。而國內鋰離子電池測試系統制造商則有杭可科技、先導智能(泰坦)、星云股份、恒翼能、精捷能、瑞能股份等10多家公司。


由于國外公司相關于國內研發起步早,因此在設備精度、自動化程度、性能、技術方面均顯得更加成熟。


下游客戶為鋰離子電池制造商。


鋰離子電池制造商從鋰離子電池測試設備制造商取得測試系統進行電池探測。


鋰離子電池測試系統屬于鋰離子電池制造商在合成電芯后對其進行的后解決環節,價值量約莫占到鋰離子電池加工程序的30%-35%。


測試的工序包括有,電芯的化成、分容、測試、分選等工作。


化成是通過首次充電激活電芯的過程,目的是激活活性物質,形成穩定的SEI膜,清除氣體副產物以及不合格的電芯?;稍O備重要是化成機。


分容是將化成好的電芯按照設計標準其進行再一次完整的充電及放電進行充放電。分容的核心設備是充放電機。


在國外,某些鋰離子電池加廠家使用單獨的充電機和放電機,但在國內,一般使用的是兼帶有充電和放電功能的充放電機來進行分容,所以充放電機有時也被叫做分容機。


電芯在充電及放電時,充放電機不但對電芯進行充放電,也會記錄充放電的相關數據和曲線圖表,如電流、電壓、時間等。這些數據都能測試出鋰離子電池是不是合格。


在充放電之外后,電芯處于自放電狀態,要靜置一段時間。電芯的靜置一般要單獨設立符合環境條件的靜置倉庫。探測靜置前后電芯的電壓和內阻,可以更準確地了解電芯的質量。


分選,又叫分檔,就是對化成、分容好的電芯按一定標準進行分類選擇,又叫等級分選。分選除要區分合格與不合格品之外,還要依據要求是不是對電芯進行組合,這是因為鋰離子電池在使用過程中,常常都是多節電芯的并聯、串聯或兩者結合,若選取性能接近的電芯,將會有助于電池整體性能的最大發揮。


若對單體電芯而言,可以區分電池品質,剔除不良品,滿足出貨要求。若對組合電芯而言,重要是為了配組的一致性,將電池性能相似的分成一類組裝成電池包,減少“木桶效應”對電池包萌生的不良影響,保證電池能良好地運行。


最后,成品后的鋰離子電池接下來有其他專門探測,比如單元和模塊的老化探測,性能探測,安全性探測(機械安全性、環境安全性和電氣安全性)等等。專門探測配備專門的探測設備。


目前,最為知名的鋰離子電池制造商重要有國外的韓國三星、LG、日本村田、比克動力、天津力神以及國內的寧德時代(CATL)、比亞迪、國軒高科等一線電池廠商。


03


鋰離子電池測試系統行業與鋰離子電池制造行業息息相關,作為鋰離子電池行業的上游,鋰離子電池行業的發展規模和水平決定了鋰離子電池測試系統行業的發展規模和水平。


目前,鋰離子電池測試系統重要使用于3C產品(計算機類、通信類和消費類電子產品)、新能源汽車、電動工具、電動自行車、儲能等范疇。


相關數據顯示,2013-2018年,全球鋰離子電池出貨量規模由57.6GWh上升到189GWh,復合上升率超過25%。其中2014年全球新能源汽車動力鋰電池出貨量僅有10Gwh,而到了2019年新能源汽車動力鋰電池需求量高達111GWh。


顯然,在過去幾年,新能源汽車方興未艾貢獻了鋰離子電池市場的重要增量。


就今朝來看,鋰離子電池用量最大的3C產品市場需求已出現飽和狀態,將來消費鋰離子電池基本上保持平穩上升需求。接下來以新能源汽車以及儲能范疇為主導的市場將會快速發展,推動鋰離子電池的市場需求迅猛上升,而鋰離子電池測試系統行業的市場規模也會跟隨迅速張大。


依據我國化學與物理電源行業協會的統計分解和推算,在2014年全球鋰離子電池測試系統市場需求也就僅為44億元,我國市場需求約為26億元。將來,隨著新能源汽車需求爆發下,有機構預測,到了2020年,全球鋰離子電池測試系統市場需求將超過110億元,我國鋰離子電池測試系統的市場空間也將達到66億元。


04


20世紀50年代,鋰離子電池被成功研發出來。


不久,鋰離子電池制造及充放電技術、測試技術的逐漸成熟,鋰離子電池的使用范圍得以張大。


80年代,由計算機控制的鋰離子電池測試系統開始面世,軟件系統成為鋰離子電池測試系統的緊要補充,促使了鋰離子電池測試系統行業的發展。同一時期,我國出現能耗式充放電系統公司。


90年代,國外知名鋰離子電池測試系統公司,如迪卡龍、必測進入我國。此時,鋰離子電池重要以單體電池為主,鋰離子電池測試系統也重要針對單體電池進行擠壓、沖撞、針刺、充放電探測及保護板探測等為主。


進入21世紀,3C電子產品的普及,鋰離子電池市場需求快速上升,像星云電子、承德這一類鋰離子電池測試設備制造商開始出現。而且,單體電池式微,電池模組的使用比例在不斷提高,針對電池模組的測試技術跟著進一步沖破。


2010年,鋰離子電池開始使用在中小動力工具、新能源汽車及儲能范疇,我國鋰離子電池測試技術開始突飛猛進,出現了能量回饋式充放電探測系統、大功率高精度工況模擬系統、bMS探測系統,行業向自動化、系統化方向邁進。


如今,我國鋰離子電池廠商電池測試環節,化成、分容測試設備的國產化程度已達高達80%-90%。但是,由于鋰離子電池測試系統行業還處于行業生命周期中的初創期,因此行業的聚集度較低,大部分的國內電池探測系統公司年收入不足千萬,收入上億的鋰離子電池探測系統公司非常少見。


比較國外那些鋰離子電池測試系統公司,無論規模還是技術方面仍存在某些差距,總而言之,我國鋰離子電池測試系統行業將來發展潛力巨大。


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