锂电化成分容装备的“升级”与“转型”

 

 

摘要

在化成分容设备段，容量一体机、化成一体机已成为技术布局的重要场景。

化成分容段作为锂电池生产最耗电的环节，在锂电产业洗牌加剧的新周期下，呈现出新的发展趋势。

具体来看，化成分容段的新工艺和设备集体朝着提升精度、提高效率、降低能耗、小型化的方向发展，充放电效率、电流电压精度、电池温度及针床内部环境温度控制水平、维护便利性、自动化程度、占地空间等方面成为电池企业选择化成分容设备的重要考量维度。

对于企业而言，提高自研自产率、满足新周期下市场要求仅仅是取得竞争优势的第一步。如何提供产品差异化优势、深度绑定下游头部客户，决定着在本轮生存战的厮杀中能否更长久地走下去。

面对如此激烈的竞争环境，精实机电作为聚焦且深耕近20年的锂电后段整线供应商，用实际行动响应市场需求。

其中，精实机电最新推出的第三代高压直流容量水冷一体机、第二代化成一体机，通过技术与设计上的创新实现了能耗大幅降低、系统效率显著提升，而100%的产品自研率是化成分容工序技术革新的强效支撑，推动面向零碳的锂电智能制造。

精实机电董事长、总经理黄剑波表示，精实机电秉承长期主义，持续以底层技术创新推动产品迭代升级，助力客户实现更高程度的降本增效。

跨越技术门槛

设备迭代升级

在化成分容设备段，为达到制造端极致节能、极致提效、极致降本的目的，具备高集成、高效能、智能化等特点的容量一体机、化成一体机已成为技术布局的重要场景。

高工锂电了解到，化成分容段一体机的技术门槛主要在于，一体机多个功能模块的高度集成，需要具备机械非标设计能力和电力电子设计能力，以及采用高效的能源管理和控制系统以确保设备的整体效能和稳定性。

黄剑波表示，国内锂电装备企业中，精实机电是第一家设计开发交付适配自动线模式的化成容量系统的供应商，具备近20年的非标设计能力及电力电子设计开发经验。基于此，精实机电在业内较早布局了容量一体机、化成一体机，并实现了迭代升级。

容量一体机方面，精实机电推出的第三代高压直流容量水冷一体机，具备高效、便捷、稳定、安全、节能等突出优势。   

一体化、模块化设计，通过优化电路设计、减小元器件尺寸和采用高密度封装技术，实现了更小的体积和更高的容量输出，缩短运维时间，提升工作效率；

采用先进的电路设计和材料技术，大幅提高了能量转换效率。以储能方形电池为例，实现充电系统效率提升至 87%、放电系统效率提升至 84%；对比传统的独立分容柜的方案，客户可以降低50%以上的能耗；

单库位独立水冷控制，确保库位温度一致；

采用先进的传感器、控制器和人工智能技术，软硬件融合管控，护航电芯充放电全过程。

化成一体机方面，精实机电根据下游取消厂房的高温、干燥的环境需求，推出了第二代化成一体机，库位通过水热方式提供库位环境温度保障，负压模组集成到载具上，实现电池注液口与厂房环境隔断，从而免除客户端厂房除湿、加热。

技术层面突破了大功率电源小型化技术，支持极简串联、旁路串联、高压直流模块快速替换，兼容高压直流母线和3相交流母线，适配各种工装；

助力降本增效，采取旁路模块、监控模块嵌入式布置，线材损耗减少80%，电源系统效率提升20%，空间节省10%；

运维环境友好，嵌入式与模块化结合，支持人员常温环境维护，大幅减少高温作业时长，预安装设计，极易部署，助力高效便捷交付。

据黄剑波介绍，这两系列的新品从降本、维护快捷性、快速交付及提高充放电效率等方面都有异于原机型的显著优势，目前正与多家电池厂商交流中，如宁德时代、赣锋锂电、瑞浦兰钧、耀宁及欧洲客户等均有合作意向。

自研电源系统

支撑产品降本降耗

电源系统在化成分容段影响着设备的充放电效率、电流电压精度等，对降本降耗起到了至关重要的作用。

黄剑波称，精实机电的电源设计团队核心成员都是来自艾默生网络能源，拥有超二十年的电力电子设计开发经验。公司自研电源历程已逾4年，并2022年初交付样机至客户测试，经业内反馈，精实电源技术与设计工艺行业领先。

此外，精实机电的Matlab HVDC 综合系统仿真实现对高压直流母线系统的全面研究和优化，为高压直流母线建设、高效节能的智能调度等提供充分必要支持，突破此领域国内空白应用，引领行业发展。

目前，精实机电自主研发的高压直流方案已成功实现稳定运行，能够有效降低降低厂房能耗与产线成本，极大提高能量转换效率，且具备行业内差异化优势：

采用全数字化的软开关技术，实现了高压母线与电芯之间的能源直接转化，有效提高了电能转换效率；

基于高频变压器的隔离使得电池电压及充放电电流等信号采样更直接，辅以精确的温度补偿技术，实现了电压万分之二，电流万分之四以内的高精度控制，一致性高；

电源模块尺寸紧凑，支持拔插，可嵌入安装在电池柜内部，进一步优化 DCDC 到电池的线路损耗，并实现线缆的标准化；系列化的模块覆盖从100A到300A的充放电范围。

在串联模块设计上，精实机电串联电源模块电流精度0.04%FS，充电峰值效率>95%，回馈峰值效率>94%，参数持续稳定可靠：

电网侧配电方案可选，针对不同的应用需求可选择直连市电AC380V，也可选择与PCS联合应用来实现高压母线的串联化成方案;

高效的空间利用，电源尺寸大幅减小，更便于设备集成，整体结构空间可节省50%，内部模块布局简洁明了，可维护性得以提升;

大功率线缆减少80%及以上，系统转换效率>80%及以上，控制成本的同时兼顾节能减排，设备发热小，对厂房的控温需求降低。

值得一提的是，面对新周期下的零碳需求，精实机电革新了传统的交流母线供电系统架构，构建光储一体化的绿色节能供配电系统架构，基于母公司华自科技优秀的变配电、储能变流等技术基础，结合新型供电体系下的循环能量高效利用策略，为面向零碳的锂电后段智能制造奠定牢靠基础。

黄剑波称，未来精实机电将持续聚焦且深耕具有技术及市场优势的后段及物流线业务，理性研发并拓展锂电前、中段设备与业务，向极致节能、极致提效与极致降本进击，为锂电产业赋能。

审核编辑：刘清