2022-12-30

電池的制造水平高低,直接影響到電池的使用價(jià)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(jià)值

為了滿足新能源汽車和儲(chǔ)能應(yīng)用市場(chǎng)的需求,高質(zhì)量電池的制造和供應(yīng)尤為重要,那么問題來了,電池的制造水平應(yīng)該如何衡量?


上一期聊到電池制造的八大特征及其對(duì)電池質(zhì)量的影響,這一期我們主要談?dòng)脕?strong style="box-sizing: border-box; visibility: visible;">衡量電池制造水平的具體指標(biāo)。


電池制造遵循大規(guī)模制造業(yè)的基本規(guī)律,可以用八大指標(biāo)來衡量:

(1)   電池制造合格率

定義:滿足使用特性的電池?cái)?shù)與開始總投入電池?cái)?shù)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(shí)滿足的條件,如容量、內(nèi)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(yīng)用場(chǎng)景,對(duì)使用特性的定義也不盡相同。細(xì)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(duì)合格率(也叫做電池成品率,文末有計(jì)算方式)。

對(duì)電芯制造企業(yè)而言,應(yīng)該重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)電芯配對(duì)合格率,即滿足配對(duì)使用的電芯數(shù)除以制造開始投入的電芯數(shù),它反映了電芯制造企業(yè)的綜合水平和效益,目前行業(yè)內(nèi)該數(shù)據(jù)不高,好的企業(yè)在90-95%之間,一般的企業(yè)數(shù)據(jù)范圍是在75-85%。

(2)   材料利用率

定義:實(shí)際產(chǎn)出成形電池的材料價(jià)值與投入同等數(shù)量電池所有消耗材料價(jià)值之比。

這里的所有材料包括在成形電池中存在的成品構(gòu)成材料和制程中隨產(chǎn)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(fā)消耗的液體,保護(hù)麥拉膜,制程保護(hù)氣等]。目前,該指標(biāo)在行業(yè)的平均水平在90-94%之間,有較大提升空間,從電池設(shè)計(jì)、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(shí)現(xiàn)資源節(jié)約,為電池制造企業(yè)帶來更大的收益。

(3)   人工成本率

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

生產(chǎn)人員包括操作人員、物料輸送人員、產(chǎn)線固定檢驗(yàn)人員、維修人員,不包括臨時(shí)性工作的人員,如檢修人員,不定期產(chǎn)品換型人員,產(chǎn)線優(yōu)化改善人員。

(4)   瓦時(shí)設(shè)備投入

定義:在一定連續(xù)生產(chǎn)周期內(nèi),所有設(shè)備投入的折舊與當(dāng)期生產(chǎn)的成形電池的瓦時(shí)數(shù)(WH)之比,單位為:元/WH。

折舊期限跟電池生產(chǎn)生命周期有關(guān),按固定資產(chǎn)折舊的財(cái)務(wù)規(guī)律結(jié)合電池制造業(yè)的特點(diǎn)綜合考慮,一般為5-8年。

(5)   瓦時(shí)能耗指數(shù)

定義:在一定連續(xù)生產(chǎn)周期內(nèi),與電池生產(chǎn)有關(guān)的過程所消耗的所有能源(WH)與當(dāng)期生產(chǎn)的成形電池的瓦時(shí)數(shù)(WH)之比,單位為:無量綱系數(shù)。

所有消耗的能源需折算統(tǒng)一單位WH,包含生產(chǎn)制造設(shè)備、制造環(huán)境構(gòu)建、制造輔助氣體、生產(chǎn)管理人員等消耗的電力能源和直接生產(chǎn)使用的熱蒸汽、燃油等,不包括與大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)無關(guān)的電池研發(fā)、實(shí)驗(yàn)研究、電池生產(chǎn)驗(yàn)證所消耗的能源。

(6)   瓦時(shí)制造成本

定義:在一定連續(xù)生產(chǎn)周期內(nèi)(一般為電池的制造周期),所消耗的制造費(fèi)用與在此期間生產(chǎn)的成形電池瓦時(shí)數(shù)(WH)之比,單位為:元/WH。

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

(7)   制造安全

定義:生產(chǎn)制造電池產(chǎn)品的安全,一般使用一定連續(xù)生產(chǎn)周期(一個(gè)月或半年)內(nèi)出現(xiàn)出現(xiàn)熱失控或安全指標(biāo)超標(biāo)的電池?cái)?shù)與該期間生產(chǎn)電池總數(shù)之比乘以一百萬的數(shù)量,稱為PPM數(shù)(百萬分之一)。

一般電芯生產(chǎn)安全指標(biāo)應(yīng)當(dāng)小于幾個(gè)PPM,稱為PPM級(jí)管控。電池包生產(chǎn)安全指標(biāo)應(yīng)當(dāng)小于幾個(gè)PPB(十億分之一),稱為PPB級(jí)管控。

(8)   運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性

定義:MTBF是指電池制造生產(chǎn)線(或單工序設(shè)備)的平均無故障時(shí)間,運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性一般要求單機(jī)MTBF大于1000小時(shí)(DT小于萬分之一),生產(chǎn)線總體MTBF大于150小時(shí)。

細(xì)分電池制造合格率,還有一項(xiàng)指標(biāo),電池成品率,它的定義是從電池材料到電池包成品生產(chǎn)過程中,實(shí)際裝入電池包里配對(duì)合格的電芯數(shù)與投料時(shí)的電芯數(shù)之比的百分?jǐn)?shù)。

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

式中,Y1 電芯直通率(Line Yield)=產(chǎn)出電芯數(shù)/投入電芯數(shù),Y1衡量電芯生產(chǎn)線制造加工電芯的能力;Y2 測(cè)試合格率(Cell Sort Yield)=測(cè)試合格電芯數(shù)/產(chǎn)出電芯數(shù),Y2衡量產(chǎn)線制造產(chǎn)品性能滿足實(shí)際要求的能力;Y3 配對(duì)合格率(Pair Yield)=配對(duì)合格電芯數(shù)/測(cè)試合格電芯數(shù),Y3衡量產(chǎn)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(shí)設(shè)備投入、瓦時(shí)能耗指數(shù)、瓦時(shí)制造成本、制造安全、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性,還有電池成品率,這些關(guān)鍵指標(biāo)的確定,將電池制造水平的判斷由定性轉(zhuǎn)為定量,隨著智能制造的發(fā)展,指標(biāo)的重要性也將日漸凸顯,成為衡量與提高電池質(zhì)量與制造水平的客觀依據(jù)。



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