锂离子电池用卷绕机

以高生产效率和高质量将客户的多样化需求反映到实际产品中

THEME

全球对车载锂离子电池的需求急剧增加

为实现碳中和的目标“车辆的电气化”正在加快发展进程。由于预计未来锂离子电池的需求将大幅增加,CKD的重点工作之一就是专注于电池相关设备的业务。支持锂离子电池生产的第一线,锂离子电池作为下一代汽车的车载电池发挥着至关重要的作用。

自动机械事业本部 工业机械事业统括部 营业部 柳岛 勇志

MISSION

随着2035年全面取消燃油车社会的到来,车载锂离子电池的需求将不断扩大

近年来,作为应对全球变暖的措施,从实现温室气体净零排放的碳中和角度出发,包括混合动力汽车和电动汽车在内的各种车辆都在加快电气化的发展进程。此外,各国对燃油车进行监管的措施也日趋严峻。许多汽车厂商纷纷宣布将增加混合动力汽车和电动汽车的产量,预计到2035年车载锂离子电池的产量将在全球范围内实现突飞猛进的增长。在这种背景下,对锂离子电池生产设备的投资也在增加,由本公司制造和销售的“锂离子电池用卷绕机”在全球范围内的需求也在增加。

锂离子电池是通过将正极材料、负极材料和隔膜(绝缘材料)重叠置于设定好的位置上进行卷绕生产出来的。负责这个卷绕作业的就是在生产工艺中处于组装工序最前端的卷绕机。卷绕作业需要使用多种技术,如用于控制各种材料位置的纠偏技术、用于将材料的张力(tension)保持在固定值的张力控制技术等。
当然,如果卷绕机不能正常稳定地运行,则会出现组装工序停止和产生缺陷产品的风险。因此,生产车间始终需要兼顾成本和质量的平衡。因为是与车辆中最受重视的“安全”直接相关的产品,所以需要以低成本实现高质量要求。

APPROACH

通过提高设备生产效率,满足成本和质量要求

为了提升车辆的行驶性能,对车载用锂离子电池材料的改良可谓日新月异。例如,电池材料中涂层材料的变化就是其中之一。涂层材料一旦发生变化,电池材料的硬度和装置内的滑动情况也会随之改变。而且,电池材料厚度增加,加工也会变得困难。由于材料发生变化就需要对设备进行改进,因此通过持续“量产”相同设备来降低成本有点不切实际。此外,与五号电池等一次性电池不同,锂离子电池并没有统一的标准。电池厂商的尺寸和规格各不相同,这也是锂离子电池不适合量产的一个原因。
在这种情况下,为了保持原本处于权衡关系中的成本和质量之间的平衡,CKD通过提高设备的生产效率成功开发出了有助于降低生产成本的卷绕机。简单来说,如果能缩短生产电池所需的时间,那么就能在相同时间内生产出比以前多几倍的电池。即使设备的价格增加1.5倍,但如果能以过去一半的运转台数确保相同的产量,那么最终还是可达到降低成本的效果。

锂离子电池用卷绕机“PEW-380”

卷绕材料的图像

而改进的关键,就是在卷绕机的机制和结构中,如何能迅速投入材料并快速卷绕。这直接关系到生产时间的缩短和质量的提高。但如果只是追求速度的话,生产时的卷绕精度自然就会降低。我们改良了缠绕材料的轴,并试着找到生产速度和稳定运行之间的最佳平衡,通过反复尝试和摸索,努力提高产品质量。

VISION

通过提高生产能力为下一代汽车的发展作出贡献

为了跟上下一代汽车的发展步伐,我们不断寻求提高生产力的方法,同时也从客户的智慧中受益。
经过努力,目前我们已经能以几年前的五分之一左右的时间进行锂离子电池的生产了。
随着全球锂离子电池需求的增加,这款卷绕机的订单也纷沓而来。以前每年只订购一台的交易客户如今也订购了多台,订单数量增加了几倍。
同时,客户还希望能够尽早启动生产,这意味着我们必须同时生产大量设备。因此,我们将锂离子电池用卷绕机定位为事业部的重点工作,启动了新的项目。我们致力于卷绕机的生产,同时在设计、采购零件、组装和调整设备以及检查其操作过程中充分共享信息并相互协作。此外,不仅是事业部,公司也注力于卷绕机这一降低环境负荷型产品的生产,今后将继续开展技术创新,为实现碳中和作出贡献。

作为电池设备负责人,我的个人目标是随着车载锂离子电池需求的进一步增加,稳步实现交货台数和销售额的增长。如今,世界上每个国家都有汽车上路。没有什么比能够宣称“每一辆车都安装了我们公司机器制造的电池”更让我骄傲的了。

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