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2022-08-31

電池的制造水平高低,直接影響到電池的使用價值

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電池的制造水平高低,直接影響到電池的使用價值

為了滿足新能源汽車和儲能應用市場的需求,高質量電池的制造和供應尤為重要,那么問題來了,電池的制造水平應該如何衡量?


上一期聊到電池制造的八大特征及其對電池質量的影響,這一期我們主要談用來衡量電池制造水平的具體指標。

電池制造遵循大規模制造業的基本規律,可以用八大指標來衡量:

(1)   電池制造合格率

定義:滿足使用特性的電池數與開始總投入電池數的比。

使用特性指滿足電池使用要求的基本特性,一般而言,它是指基本性能的組合,并得到同時滿足的條件,如容量、內阻、倍率、尺寸、自放電、安全性等。

在電池制造的不同階段和電池成品后的不同應用場景,對使用特性的定義也不盡相同。細分的電池制造合格率包括:電芯制造合格率,模組制造合格率,PACK制造合格率和電芯配對合格率(也叫做電池成品率,文末有計算方式)。

對電芯制造企業而言,應該重點強調電芯配對合格率,即滿足配對使用的電芯數除以制造開始投入的電芯數,它反映了電芯制造企業的綜合水平和效益,目前行業內該數據不高,好的企業在90-95%之間,一般的企業數據范圍是在75-85%。

(2)   材料利用率

定義:實際產出成形電池的材料價值與投入同等數量電池所有消耗材料價值之比。

這里的所有材料包括在成形電池中存在的成品構成材料和制程中隨產量成比例消耗的輔助材料[N-甲基吡咯烷酮(NMP),水,物料接頭、接帶膠布,材料揮發消耗的液體,保護麥拉膜,制程保護氣等]。目前,該指標在行業的平均水平在90-94%之間,有較大提升空間,從電池設計、制造工藝、制造裝備、制成管理等方面綜合提高材料利用率水平,可以實現資源節約,為電池制造企業帶來更大的收益。

(3)   人工成本率

定義:在一定連續生產周期內,直接與電池生產過程不可分割的生產人員的成本與同期生產電池容量的比例,單位為:元/WH。

生產人員包括操作人員、物料輸送人員、產線固定檢驗人員、維修人員,不包括臨時性工作的人員,如檢修人員,不定期產品換型人員,產線優化改善人員。

(4)   瓦時設備投入

定義:在一定連續生產周期內,所有設備投入的折舊與當期生產的成形電池的瓦時數(WH)之比,單位為:元/WH。

折舊期限跟電池生產生命周期有關,按固定資產折舊的財務規律結合電池制造業的特點綜合考慮,一般為5-8年。

(5)   瓦時能耗指數

定義:在一定連續生產周期內,與電池生產有關的過程所消耗的所有能源(WH)與當期生產的成形電池的瓦時數(WH)之比,單位為:無量綱系數。

所有消耗的能源需折算統一單位WH,包含生產制造設備、制造環境構建、制造輔助氣體、生產管理人員等消耗的電力能源和直接生產使用的熱蒸汽、燃油等,不包括與大規模連續生產無關的電池研發、實驗研究、電池生產驗證所消耗的能源。

(6)   瓦時制造成本

定義:在一定連續生產周期內(一般為電池的制造周期),所消耗的制造費用與在此期間生產的成形電池瓦時數(WH)之比,單位為:元/WH。

所有消耗費用包括三項:期間人工成本、期間能源消耗費用和期間設備折舊(一般按照5-8年平均折舊)。

(7)   制造安全

定義:生產制造電池產品的安全,一般使用一定連續生產周期(一個月或半年)內出現出現熱失控或安全指標超標的電池數與該期間生產電池總數之比乘以一百萬的數量,稱為PPM數(百萬分之一)。

一般電芯生產安全指標應當小于幾個PPM,稱為PPM級管控。電池包生產安全指標應當小于幾個PPB(十億分之一),稱為PPB級管控。

(8)   運轉可靠性

定義:MTBF是指電池制造生產線(或單工序設備)的平均無故障時間,運轉可靠性一般要求單機MTBF大于1000小時(DT小于萬分之一),生產線總體MTBF大于150小時。

細分電池制造合格率,還有一項指標,電池成品率,它的定義是從電池材料到電池包成品生產過程中,實際裝入電池包里配對合格的電芯數與投料時的電芯數之比的百分數。

電池成品率:YC =配對合格電芯數/投入電芯*100%=Y1*Y2*Y3*100%;

式中,Y1 電芯直通率(Line Yield)=產出電芯數/投入電芯數,Y1衡量電芯生產線制造加工電芯的能力;Y2 測試合格率(Cell Sort Yield)=測試合格電芯數/產出電芯數,Y2衡量產線制造產品性能滿足實際要求的能力;Y3 配對合格率(Pair Yield)=配對合格電芯數/測試合格電芯數,Y3衡量產線制造電芯制造一致性的能力。 

電池制造合格率、材料利用率、人工成本率、瓦時設備投入、瓦時能耗指數、瓦時制造成本、制造安全、運轉可靠性,還有電池成品率,這些關鍵指標的確定,將電池制造水平的判斷由定性轉為定量,隨著智能制造的發展,指標的重要性也將日漸凸顯,成為衡量與提高電池質量與制造水平的客觀依據。


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