Interprétation approfondie du processus de production des batteries au lithium et de l'équipement de base I. Introduction

Dans le secteur énergétique actuel, les batteries au lithium, grâce à leur densité énergétique élevée et leur longue durée de vie, sont devenues la source d'énergie privilégiée pour de nombreux produits électroniques et véhicules électriques. Leurs performances remarquables sont indissociables de procédés de production et d'équipements de pointe.

1. Le processus de production et l'équipement de base des batteries au lithium.

1. Processus de fabrication

La technologie de production des batteries au lithium est divisée en trois étapes : pré-production, mi-production et post-production.

• Le processus initial transforme les matières premières en pièces polaires. Le processus clé est le revêtement. La valeur des équipements de production de batteries au lithium représente environ 40 % de la valeur de l'équipement initial. La valeur de l'enrobeur représente 75 % de cette valeur, et celle de l'équipement de production. Presse à rouleaux est supérieure à celle de la découpeuse. À mesure que les matériaux ternaires se généraliseront, la part de la valeur des équipements de première monte augmentera progressivement.

• Au stade intermédiaire, les pièces polaires sont transformées en cellules de batterie non activées. L'équipement principal comprend VentLes machines de bobinage, d'empilage et d'injection de liquide, etc., représentent environ 30 % de la valeur totale. La valeur des bobineuses représente 70 %. À l'heure actuelle, la concentration du marché des bobineuses est relativement élevée.
• En aval, la détection et le conditionnement sont effectués. Les processus clés sont la formation et le calibrage, qui représentent environ 30 % de la valeur totale. Le système de formation et de calibrage représente 70 %, tandis que l'assemblage représente 30 %.

2. Avant-scène : Fabriquer des pièces polaires de haute qualité

• Agitation : Utiliser un mélangeur sous vide à batterie au lithium pour transformer les matières actives positives et négatives en substances pâteuses sans bulles grâce à l'action de solvants et de liants spéciaux.
• Revêtement : Appliquer uniformément la pâte sur la surface de la feuille métallique pour former les pôles positifs et négatifs. Ce procédé est essentiel à la régularité, à la durée de vie et à la sécurité des batteries au lithium.
• Roulage : Comprimer les pièces polaires par une presse à double rouleau pour augmenter la densité énergétique de la batterie et renforcer la force de liaison entre le matériau actif et la feuille.
• Découpe : découpez les pièces polaires à la largeur souhaitée. Veillez à ce qu'elles soient exemptes de bavures pour éviter toute dégradation des performances de la batterie.

• En tant qu'équipement principal de l'étage avant, l'enrobeuse a évolué, passant du type à racle et à transfert au type à matrice fendue. L'enrobeuse à matrice fendue est principalement utilisée dans les batteries d'énergie. Son degré d'avancement a un impact direct sur les performances chimiques et le rendement des batteries.
• L'inspection technique des équipements de revêtement repose sur quatre aspects. Premièrement, la technologie de revêtement doit répondre aux exigences de production pour différentes épaisseurs, avec une précision inférieure à 2 microns. Deuxièmement, la technologie de tension assure une tension uniforme sur chaque section du parcours de la feuille pendant le fonctionnement. Troisièmement, la technologie de correction des écarts garantit un fonctionnement stable du parcours de la feuille et un revêtement de précision. Enfin, la technologie de séchage doit améliorer le contrôle du champ de vent et de température et réduire la longueur du conduit d'air tout en garantissant la vitesse.
• L'efficacité du revêtement est également un indicateur crucial. La vitesse de revêtement des entreprises leaders peut atteindre 120 mètres par minute et la largeur de revêtement peut atteindre 1 400 millimètres..

• L'importance du laminage réside dans le compactage des pièces polaires et l'amélioration de la densité énergétique. Une densité de compactage appropriée peut augmenter la capacité de décharge de la batterie et réduire la résistance interne, entre autres avantages. Cependant, le laminage peut engendrer des problèmes tels qu'une épaisseur variable des pièces polaires et une surpression, affectant les performances de la cellule et le traitement ultérieur.

• Le niveau avancé de la technologie des presses à rouleaux est principalement évalué par la densité surfacique et la densité de compactage. Actuellement, les équipements de pointe permettent d'atteindre des niveaux relativement élevés de capacité spécifique et de densité de compactage des matériaux cathodiques en phosphate de fer et de lithium.

• La refendeuse découpe les pièces polaires après les avoir laminées à la largeur requise. Les refendeuses haut de gamme sont équipées d'une fonction de refendage des bords ondulés et d'une excellente technologie de contrôle de la tension. Les difficultés rencontrées lors du refendage des pièces polaires résident dans la manipulation de bavures, de bords ondulés et de chutes de poudre.

3. Étape intermédiaire : Réaliser un traitement efficace des cellules de batterie

• Les procédés de l'étape intermédiaire comprennent l'enroulement/l'empilage et l'injection de liquide. Les machines d'enroulement peuvent être classées en enroulements cylindriques et enroulements carrés. Les machines d'empilage sont utilisées pour la production de cellules de batteries souples.
• L'équipement intermédiaire pour batteries au lithium privilégie l'individualité et exige une précision, une efficacité et une régularité élevées. Si les machines à bobiner sont actuellement plus couramment utilisées, les batteries à cellules souples produites par des machines d'empilage présentent de nombreux avantages.

(2)Remontoir

• Le contrôle de la tension est une technologie essentielle. Les fluctuations de tension ont un impact sur la régularité du produit. Les principales entreprises nationales sont capables de contrôler les fluctuations de tension des batteries cylindriques à moins de 5 % et celles des batteries carrées à moins de 10 %.
• La technologie de correction automatique des écarts et la vitesse d'enroulement sont tout aussi essentielles. Actuellement, la vitesse d'enroulement des cellules de batterie cylindriques des principales entreprises nationales atteint plus de 18 mètres par seconde, et celle des cellules de batterie carrées, plus de 0,8 mètre par seconde.

(3) Machine à empiler

• La machine d'empilage empile les pôles positifs et négatifs ainsi que les séparateurs pour former de petites unités de cellules de batterie, puis les assemble pour former de grandes cellules. Les cellules produites par ce procédé présentent une faible résistance interne, une plateforme de décharge élevée, une densité énergétique élevée et d'excellentes performances. Cependant, ce procédé exige des compétences opérationnelles élevées et une faible efficacité de production.

4. Étape ultérieure : garantir la stabilité des performances de la batterie

• Les étapes ultérieures comprennent le conditionnement, la formation et le calibrage des capacités, les tests et le tri, l'assemblage des modules et le PACK. La formation et le calibrage des capacités sont des étapes cruciales. Lors des phases de charge et de décharge, les substances actives de la cellule sont activées pour former un film SEI, qui influence les performances de la batterie.

(2)Classification de la formation et de la capacité

• Le système de formation, de calibrage et de détection impose des exigences strictes en matière de tension et de courant de charge et de décharge. Le chargeur-déchargeur équipé de la technologie de « retour d'énergie » permet de résoudre le problème de dissipation thermique et d'économiser 60 à 80 % d'électricité. La plus petite unité opérationnelle du chargeur-déchargeur est le « canal », une « unité » étant composée de plusieurs canaux.

2. Caractéristiques de l'industrie des équipements de batteries au lithium

1. R&D personnalisée. En général, la marge bénéficiaire brute est relativement élevée.

• Les fabricants d'équipements pour batteries au lithium réalisent des développements personnalisés en fonction des besoins de leurs clients. Leur marge bénéficiaire brute moyenne se situe entre 35 % et 45 %. Cette marge bénéficiaire élevée devrait se maintenir.

2. La production repose sur les commandes clients. Les stocks de produits finis sont relativement faibles, tandis que la proportion de marchandises expédiées est élevée.

• Les entreprises d'équipement améliorent le niveau de standardisation tout en répondant aux exigences personnalisées des clients. Le délai de livraison est généralement compris entre 2 et 6 mois. Le délai de réception des équipements de dernière génération varie généralement de 9 mois à 1 an.

3. La tendance vers une efficacité élevée et une plus grande intégration se renforce

• L'amélioration de l'efficacité des équipements entraîne une baisse de leur valeur par GWh. Des équipements intégrés, comme les machines de découpe et de bobinage laser, ainsi que les machines de revêtement, de laminage et de séparation, peuvent accroître l'efficacité des lignes de production.

4. La barrière à l’entrée dans l’industrie des équipements de batteries au lithium est plutôt élevée

• Seuil de capital : Le modèle de recouvrement des paiements entraîne un long délai de paiement. Les nouveaux entrants doivent posséder une solide assise financière.
• Seuil d'automatisation : Le gouvernement et les fabricants de batteries imposent des exigences strictes en matière d'automatisation. Les nouvelles entreprises doivent présenter un taux d'automatisation élevé.
• Seuil de fidélisation des clients : Les fabricants de batteries au lithium sont très attachés à leurs fournisseurs d'équipements et font preuve d'une grande prudence dans leurs choix. En général, ils ne changent pas facilement de fournisseurs.
• Seuil d'accumulation technologique : À mesure que la concentration des industries en aval augmente, la position de leader des fabricants d'équipements reste stable. Les nouveaux entrants ont besoin d'une longue période pour accumuler de la technologie.

5. Le taux de localisation de l'industrie est en hausse, la rentabilité des équipements de stade intermédiaire et avancé est relativement élevée

• Le taux de localisation est en constante augmentation. Les équipements domestiques présentent des avantages certains en termes de prix et de service.
• Les équipements domestiques dotés de technologies de pointe bénéficient d'un fort pouvoir de négociation. La rentabilité des équipements front-end, middle-end et back-end augmente successivement.

3. Modèle de compétition

1. Entreprise leader

2. À court terme, les principaux fabricants d’équipements sont liés à des clients majeurs, ce qui garantit leur statut stable à court terme.

• L'augmentation de la capacité de production des grands clients du secteur des batteries en aval stimule la croissance du chiffre d'affaires des fournisseurs d'équipements en amont. Des fournisseurs comme Lead Intelligent, Yinghe et HANGCHA Technologies comptent tous parmi leurs clients des entreprises leaders du secteur des batteries.

3. À long terme, le degré de concentration dans l’industrie des équipements de batteries au lithium continuera d’augmenter.

• La concentration croissante des principaux clients en aval conduit à une concentration accrue des sociétés d’équipement en amont.
• La consolidation horizontale des entreprises d'équipement s'accélère. Les équipements intégrés multiprocessus s'imposent comme un produit phare.
• Les fournisseurs d'équipements étrangers perdent progressivement des parts de marché sur le marché intérieur. Des avancées majeures ont été réalisées dans la substitution d'équipements nationaux haut de gamme.