掘金锂电智造“新蓝海”

    中汽协数据显示：    2020     年，中国新能源汽车销量约       130       万辆，预计       2021       年销量达       180       万辆，同比上涨近       40%       。下游急速增长的市场需求不仅仅带动了资本市场股价的狂欢，更是给上中游的材料和电池厂商带了一波扩产浪潮。    

    据高工锂电不完全统计，    2020     年动力电池投扩产项目       26       起，总金额超       1760       亿元，       2021       年伊始，动力电池企业订单暴涨，仅在       1       月份投扩产项目就达       19       起，其中电池项目       9       起，国内宁德时代、中航锂电、蜂巢能源、亿纬锂能等动力电池头部企业相继传来产能扩张信息。    

 万亿级市场的机会在哪里？  

    锂电行业的爆发无疑直接对上游自动化设备商和系统集成商带来了重大利好，仅以宁德时代一家为例，    2020     年       10       月底以来共向大族激光、海目星激光、赢合科技、先导股份、今天国际、星云股份、超业精密、正业科技、纳科诺尔等       10       家设备企业发出金额超       82       亿元的大单，交付日期集中在       2021       或       2022       年。    

    而宁德时代加快产能竞备及订单锁定仅是全球范围动力电池新一轮扩张的缩影，目前包括    LG     化学、松下、       SKI       、中航锂电、比亚迪、国轩高科等全球头部动力电池企业都在积极部署产能上马。    

 作为一片能看得见的下游投资热土，机器人厂商势必不能放弃这块大蛋糕。但是对大多数机器人厂家而言，对锂电池制造工艺又是一知半解，这里面的机会到底在哪里？怎么样做进产业链，分得一杯羹，才是重点。  

 要想搞明白这些，首先要理清楚锂电池制造工艺的基本流程。大体如下：  

 具体分为前中后三段  

 前段：上料匀浆、涂布、辊压、分切  

 中段：卷绕、制片、入壳、注液、封口  

    后段：化成、分容、    PACK     、仓储物流    

    高工机器人产业研究所（    GGII     ）所长卢彰缘表示：“工艺不同，每一段对各类别的机器人需求都不尽相同，但首先要明确一点，机器人厂家要想进入锂电池产业链，宜早不宜迟，随着锂电行业进入大规模扩产时期，大量全新厂房在建，对于机器人厂商来说，机遇大于挑战。”    

 从行业发展来看，锂电产业链的集中度在不断上升。从这次扩产的企业也可以看出，基本都是宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、中航锂电等头部企业，而这些企业对设备供应商的选择基本都是固定的，那么随着他们和设备供应商的合作越来越密切，后入者想进入这个市场难度非常大。  

 另外从机器人自身角度出发，设备一定是跟着工艺走。早进入行业就可以早点明白行业痛点，针对这些痛点，设计出更加符合不同工艺的机器人。  

    那么具体到各个工艺，    “从锂电池的制造工业来看，前段如涂布、分切、烘焙、卷绕，主要还是以锂电专机为主，传统的四六轴机器人的使用主要集中在中后段，包括电芯装配、检测、电池组装等环节。”利元亨产业研究院院长杜义贤表示。  

    但也并不绝对，在一些工艺段还是有企业尝试在使用机器人，例如叠片环节，速度较快，这一点并联机器人就有优势。卷绕流程后的包装工艺中，可以由    SCARA     和六轴完成上下料、涂胶、机器内部转运等功能，再搭配专用设备完成。在线检测也可以由       SCARA       负责传送带拾取。    

    此外，在生产线中进行搬运和产品换型的工作交给线性模组机器人和    SCARA     机器人则最合适。    

    移动机器人大有可为      

 而更大的缺口还是在移动机器人上。  

    随着近些年移动机器人解决方案慢慢成熟，越来越多的厂商开始尝试在方案中集成各类    AGV     、       AMR       、叉车       AGV       等。    

 卷绕、制片、入壳、注液、封口等中段工艺由主要是以传输带的运输方式为主，很难进行改造。但前段和后段对移动机器人的需求非常大，前段主要是因为物料的体积和负载问题，需要和产线进行精准对接，对人员的损耗太大。  

 “目前极智嘉在锂电行业的项目主要集中在电芯前工序和模组环节，包括立库对接、线边仓存取、物料搬运等多个场景，采用极智嘉自主研发的     SLAM       激光导航机器人产品，包含潜伏机器人和无人叉车两大系列，负载从       600kg~5000kg       ，能够实现各种场景和物料的智能化搬运，提升搬运效率的同时极大提升了安全性。”极智嘉极智嘉全球供应链解决方案总监曹晓刚表示。    

    极智嘉锂电行业    AGV     产品图    

 “到了后段，对移动机器人的需求就是柔性搬运。传统的解决方案技术简单、成熟，但是最大的问题就是不够柔性，并不能对不同型号的电池进行随意切换。而随着电池尺寸、种类的越来越多，柔性要求也将越来越重要。”杜义贤表示。  

    瀚川智能新能源    BU     副总经理林海军也讲到：“与传统产线流程方式相比，       AGV       的产线物流解决方案更为柔性、智能，多台       AGV       既能自由独立地分开作业，又能准确有序地组合衔接，形成没有物理隔断，这样既能起动态调节作用，又可以延伸工作的范围半径，形成高度柔性的生产线。可以降低人工成本，方便与其它高科技设备实现自动连接，实施无人化作业，如此也可减少人工接触电芯的机会，保证电芯品质，但其劣势主要体现在其行业技术不稳定，故障率高。”    

    除了    AGV     用来搬运的功能之外，       AGV+       机械臂的复合机器人也越来越多。“这种复合机器人的需求主要存在于产线的设备巡检和零散的物料运输，例如某些废品料的收集和抽样检测。”杜义贤讲到。    

    但一方面，应用在电池领域的    AGV     车型复杂多样。目前电池领域应用的       AGV       有叉车式、悬臂式、辊筒式、上下料、系统组装、潜入牵引式、顶升仓储式等众多类型。而       AGV       市场的发展还未进入完全成熟的阶段，能满足锂电行业多样化深度定制的       AGV       供应商并不多。    

    另一方面，锂电池作为对安全性、一致性、可靠性要求极高的特殊制造业，在应用场景中更为注重    AGV     定位的精准度、与整体生产节拍的协调性、调度系统的稳定性以及数据采集的准确性，对于       AGV       自动线方案的设计以及供应商的选择显得更为重要。    

 所以，眼下正是移动机器人企业大举进入锂电产业的好时机。而除了工业机器人、移动机器人之外，机器视觉等末端传感器的机会也在不断显现。  

    例如宁德时代的    “极限制造创新”概念就要求动力电池缺陷率从     ppm       （百万分之一）级别向       ppb       （十亿分之一）级别提升，这对视觉检测的要求就越来越强烈了。    

 锂电行业智能工厂雏形已现  

 “从单机到产线再到智能工厂，产能的释放是关键，但电池能量密度的提高和安全性的平衡是当前核心技术聚焦点，所以从这个层面来看，锂电行业整体智能工厂的建设迫在眉睫。”卢彰缘讲到。

 而当下国内优秀的锂电行业集成商已经经过一轮洗牌，留下的主要有利元亨、先导股份、瀚川智能、科瑞技术、海目星激光、大族激光、拓斯达、台达、远荣智能等，而随着行业集中度的再次上升，可以预见竞争也将进一步激烈。  

    以瀚川智能中高端圆柱电芯自动化产线为例，使用半   自动设备     每万只产量大约用人    15     至       20       人，使用全自动设备每万只产量大约用人       10       人，人均效率提升       30%       以上；合格率可以从       90%       提升到       95%       。    

    这套智能制造系统，可以助力客户明显提升生产运营数字化管理水平，并达到对生产参数管控降低不良率，平均故障响应时间控制在    2     分钟内，实现了设备       /       工夹具管理无纸化、信息化、智能化，通过交付过程的       IT       化，       H       客户供应链评估分值提升       21%       。    

    杜义贤认为，智能工厂由两部分组成：第一是硬件，即自动化设备；第二是软件，即基于传感器数据收集而建立的人工智能系统。    “自动化设备好比人的骨骼，而软件就像是神经系统。”  

    杜义贤认为当前制造企业还面临信息化建设存在断层，车间管理成为    “黑匣子”以及供应链各相关环节分布信息“孤岛”等问题。为此在软件方面，利元亨利用建模仿真与数字化孪生技术赋能工厂智能制造。