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800V超高压串联化成分容装备“黑马”

03/15 11:03
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对于智能装备企业而言,以创新为主导,以高科技、高效率、低能耗、数字化等优势赋能动力电池提效降本,也将同步丰盈自身可持续、高质量发展底色。

“新质生产力”概念在重要会议及政府报告中频现,成为中国经济发展新热词。在新能源领域培育新质生产力的过程,也成为推进科技创新、利好新兴产业的市场新动力。

宁德时代董事长曾毓群在两会建言中指出,有创新的高质量发展的生产力才能称为新质生产力,新质生产力引领的一定是高质量发展的生产力。

另一层面,国家发改委制定《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》,引导“以旧换新”的行动步伐。以设备更新为例,随着高质量发展深入推进,设备更新需求会不断扩大,预计将释放5万亿量级的巨大市场。

智能装备是新能源产业的制造基础与效率、品质跃升的支点,新质生产力的提出以及大规模设备更新推动,都将给有技术实力、创新活力的装备企业带来发展红利。

尤其是动力电池产业链历经过去几年高速增长后,逐渐进入竞争激烈的常态化周期,对于智能装备企业而言,以创新为主导,以高科技、高效率、低能耗、数字化等优势赋能动力电池提效降本,也将同步丰盈自身可持续、高质量发展底色。

在电池中后段装备领域素有“价值黑马”之称的铂纳特斯,专注于向电池企业提供一流的注液、化成分容等核心工序设备及中后段整线解决方案。

在注液机领域,铂纳特斯率先推出钟罩式等压注液机解决方案,凭借高速度、高精度、高稳定性等优异性能迅速引领市场,钟罩式等压注液机出货量目前高居行业榜首。(延伸阅读:“大电芯”时代,等压钟罩式注液设备市场“跃进”)

在化成分容领域,铂纳特斯同样剑指行业痛点。2018年公司攻克了化成分容电源关键技术,成功提升串联式电源的投产稳定性,大幅降低能源损耗及用电成本,成为彼时国内少数能自主提供串、并联电源的企业之一。

公司自主研发的智能串联模组,采用集成旁路板控制,实现恒流恒压充电,实现主动平衡功能,具有集成度高、安装简单、容易维护、发热量MOS≦70℃等特点。且产品已成功获得国际专利。

同时,公司的负压化成系统针对注液防腐开发,自主研发的负压控制真空定量阀,一举打破了SMC、费斯托等负压控制比例阀的垄断局面。在保证高倍率工作效率的同时,负压精度可达≤1Kpa,也为电池企业大幅节约成本。

可以看到,以技术创新为基石,以“卡脖子”技术方向为突破口,铂纳特斯正在电池智能装备激战中不断把握市场变化需求,持续提升市场份额,这也为新时期电池制造升级提供新质生产力夯实基础。

率先量产800V超高压串联解决方案

众所周知,锂电池在化成分容工序需要频繁充放电,由此成为锂电池生产环节中最耗电的环节,整厂电耗占比约30%-40%。提升化成分容设备精度、提高充放电效率、降低能耗等也成为化成分容设备新工艺、新技术的发展方向。

其中,串联化成分容技术凭借明显的节能增效优势,成为行业重要技术发展方向。高工产业研究院(GGII)调研数据显示,目前串联化成市场渗透率超30%,且在新建产线中,串联化成的渗透率已经超过并联化成。

串联化成分容技术优势在于,串联电路可保证电流一致性,提高电芯一致性;通过串联还可以对前段设备工艺的电化学数据进行还原,为前段工艺的闭环提供可追溯的数据。最为关键的是,相比并联电源,串联化成可提高充放电效率,大幅降低用电成本。

随着电池产能不断提高,解决化成分容设备能耗问题也变得迫在眉睫。在传统产线技改趋势下,化成分容设备更新也更具意义。

高工锂电获悉,铂纳特斯目前化成分容板块出货以高压串联技术方案为主,同时公司成功量产800V超高压串联电源方案,满足动力电池800V超高压应用场景需求。由于技术门槛高,目前行业内普遍做到400V-600V之间,突破800V超高压串联化成分容设备的企业仍在少数,而铂纳特斯正是其中之一。

据了解,相比并联和400V系统,铂纳特斯800V串联系统可提供更多电池串联数,极大降低线路成本;相比并联电源,充放电效率提高20%,用电成本大幅下降;调试检修维护工作减少50%以上,产线利用率大幅提高;更全面、更智能识别电芯微小缺陷,提高系统安全。

同时,铂纳特斯自主研发的800V串联电源更容易保障化成分容效果,提高电芯一致性,采用多串、高串技术提高充放电效率,节电节能效果显著。对每个单体投切回路的控制实现单体电芯充放电时不断流平稳切出,对工作的电芯不受影响。

迈过超高压串联技术“三座大山”

由于功率越大,意味着控制难度更难,出现异常、安全风险系数也越大。

超高压串联技术的核心瓶颈在于:1、串联低压放电问题,包括解决电压平衡、电流限制、放电效率以及安全性等方面技术。2、电流响应时间控制,电流响应时间是一个反映元件或设备性能的重要参数,需要根据具体的应用场景和电路要求来选择合适的元件或设备。3、电流切换无冲击,关键在于确保切换过程中的电流变化平稳,避免产生过大的冲击电流

目前,铂纳特斯已经成功越过超高压串联技术的“三座大山”。

在解决串联低压放电难题时,铂纳特斯的思路是:

1、优化电路设计:通过精确计算每个放电元件的电压需求和承受能力,设计合理的串联电路,确保电压分布的平衡和稳定。

2、选用高质量放电元件:选择具有稳定性能、高耐压、低损耗的放电元件,以提高放电效果和效率。

3、采用恒流电源:使用恒流电源可以确保放电过程中电流的稳定性,避免因电流波动导致的放电不均匀或元件损坏。

4、加强安全防护措施:在放电过程中,采取必要的安全防护措施,如设置隔离开关、安装防护罩等,确保操作人员的安全。

5、实时监测与调整:通过实时监测放电过程中的电压、电流等参数,及时调整放电条件,确保放电过程的稳定性和安全性。

针对电流响应时间控制与电流切换无冲击的难点,铂纳特斯的解决措施是:

1、精确控制切换时序:通过精确控制电源切换的时序,减小切换过程中的电流冲击。对于具有不同惯性负载的设备,根据其特性设定适当的延时,以避开电磁过渡过程,避免冲击电流的产生。

2、采用软启动技术:软启动技术可以通过逐步增加电压或电流的方式,使设备平稳启动,减小启动时的电流冲击。这种技术通常应用于电动机等大功率设备,可以有效延长设备寿命,降低维护成本。

3、使用相位搜索和同步切换:对于需要精确相位匹配的设备,如部分水泵等小惯性负载,采用相位搜索技术,确保在接通电源的瞬间,电源电压与设备定子电动势处于同相位状态或接近同相位状态,从而避免冲击电流。

4、选用合适的电气元件:选用具有快速响应和稳定性能的电气元件,如高性能的断路器接触器继电器等,以提高切换过程的稳定性和可靠性,降低冲击电流的产生。

5、优化电路设计:通过优化电路设计,如采用并联电容电感等元件,可以减小电路中的阻抗变化,降低切换过程中的电压和电流波动,从而实现无冲击切换。

值得一提的是,铂纳特斯在进入化成分容领域之初,电源开发就前瞻性采用了DSP数字化方案,相比于传统线性电源具有高精度、高稳定性、可编程等性能优势,为持续匹配锂电池工厂的数字化、智能化转型升级积累深厚经验。

同时,公司也在持续完善产品的数字化性能,如在MES功能的基础上,实现设备全生命周期管理,运用大数据分析,提前预知风险,并可通过手机终端发送,提前预警防范处理,实现“预兆保全”。

综上所述,技术领先的化成分容段设备,叠加市场强大的注液段设备,铂纳特斯正在不断强化产品矩阵优势,打通核心业务应用场景,以技术实力强悍的中后段一体化解决方案,向国际高端科技装备的目标加速迈进。

声明:本文章属高工锂电原创(微信号:weixin-gg-lb),转载请注明出处。商业转载请联系(微信号:zhaochong1213)获得授权。

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