日本设备在EV电池制造上显示存在感

2022-02-08 原文 #日本経済新聞 的其它文章

日本设备在EV电池制造上显示存在感 ——

在用于纯电动汽车(EV)电池的制造工序中,日本的相关设备企业显示出存在感。日本的设备厂商向松下等的电池工厂交付制造设备,还在最尖端电池的开发方面支撑软银等。不过,中韩两国企业也在迅速追赶,像半导体制造设备那样,日本保持竞争力的阻碍很高。

日本最大电池涂布机厂商Hirano Tecseed不断收到“想增产电池,请告知何时能交付设备”等来自国内外电池企业的咨询。2020年度的未交货订单达到261亿日元,比上财年增加约7成。该公司社长冈田薰说:“已告知新增客户,‘交货期将是2年之后’”。

每台售价10亿日元的设备

涂布机是用于电极制造、长达100米的横向长的设备。在厚度仅数微米的金属箔上涂上很薄的材料,通过热风吹干,为了避免起皱而卷绕起来。有些型号具备每分钟加工约100米金属箔的能力,价格达到每台10亿日元(约合人民币551.3万元)。

锂离子电池以电极、隔离层和电解液为主要零部件,通过锂离子在正极和负极之间移动实现充放电。电极发挥收纳离子的架子的作用,涂在金属箔上的材料成为决定电池容量的关键。材料的搭配因电池不同而有所不同,Hirano Tecseed拥有找出涂在金属箔上的厚度和热风温度最佳值的技术。

Hirano Tecseed的涂布机的交货有些要等2年

电池经过(1)混合(2)涂布(3)干燥(4)卷绕等工序之后完成制造。日本名古屋大学未来社会创造机构的客座教授佐藤登指出,“制造设备影响电池的生产速度和成本”。

被视为全球最大规模的松下的美国工厂运行14条生产线,以每秒60个的速度生产电池,能高速持续生产高品质电池的设备不可或缺。

凭借锂离子电池开发获得诺贝尔化学奖的吉野彰把叠加卷绕电极和隔离层的工序列为容易出现残次品的“困难工序”。采用的是大量内置滚轮的“卷取机”,由CKD和皆藤制作所(滋贺县草津市)生产。

如果卷取之际电极等的位置出现偏移,或过度延展隔离层,有可能导致电池起火。CKD的自动机械事业本部的部长田代伸幸表示,“即使原材料优良,也可能被糟蹋。这是犹如‘烹饪’的工序”。CKD发挥通过电子零部件的电容器制造设备积累的控制技术,将电极的位置偏移控制在0.3~0.5毫米以内。

检查和性能测试设备也受到关注

检查和性能测试的精度也关系到安全性。日本的测试设备企业ESPEC(爱斯佩克)在宇都宫市内工业园区拥有电池评估设施,国内外的电池技术人员不断来访。这是为了检测在反复充放电或施加冲击和加热之后,是否符合纯电动汽车电池的安全标准。软银在该设施内设有最尖端电池的研发基地。


ESPEC董事滨野寿之表示,“这是能测试联合国规定的全部9个项目的日本唯一的设施”。在向日本车供应电池之际,必须在ESPEC的设施接受测试。世界最大车载电池厂商中国宁德时代新能源科技(CATL)也会派遣技术人员。ESPEC将利用通过汽车零部件的测试设备积累的温度控制技术,均等地保持设备内的温度和湿度,提高测试的精度。

在纯电动汽车电池领域,以中韩两国的电池企业为中心,大规模投资相继启动。美国麦肯锡(McKinsey & Company)统计显示,全球向电池工厂建设投入的金额到2030年预计超过3000亿欧元。此前被视为“小众领域”的电池相关设备正在成为巨大市场之一。

汽车厂商和电池厂商都在使用ESPEC的测试设备

此外,设备的增产也日趋积极。片冈制作所2022年将在京都市内的工厂把电池测试设备的产能提高至约2倍。该公司是测试设备的世界最大厂商,市场份额达到约2成。日本制钢所也计划在2025年之前,将隔离层的制造设备的产能比目前增加7成。

对中韩企业有危机感

如此推动日本企业采取行动的是对中韩企业崛起的危机感。Hirano Tecseed社长冈田薰表示中韩企业“连设计缺陷都复制”,指出正在提升技术实力。CKD的田代伸幸部长表示,“电池设备已演变为价格竞争”。作为主要客户的日本电池企业在全球市场正在丧失份额,这也成为逆风。

CKD的“卷取机”将电极的位置偏移控制在最小限度

一家设备企业的高管透露,“欧洲企业的行动也令人担心”。德国博世和大众宣布成立涉足电池生产系统的合资企业。欧洲各国正在积极培育当地的电池产业,当地企业也给予积极回应。

在这种情况下,也有企业转向能发挥自身技术实力的最尖端电池寻找活路。日本粉体设备企业powrex(派沃斯)正在积极发展涂布涂在电极上的材料表面的设备。


作为全固态电池用设备,powrex已开始向汽车厂商和研究机构供货。powrexde的官网相继收到“希望利用贵公司设备进行测试”“请告知价格”等国内外的咨询。

全固态电池将电解液改为固体电解质,容易兼顾安全性和高容量。另一方面,存在离子在跨过电极和电解质的边界之际电阻增大这一课题。因此,对电极材料实施涂布,使离子易于移动的技术受到强烈关注。

powrex的“涂布设备”采用了制药设备的技术

powrex的设备从容器之下送风,混入粉末状的电池材料,从旁边像喷雾一样喷射涂料。利用这种技术,能够形成均一厚度约5纳米的薄膜。这采用了powrex通过主力的药品制造设备积累的药片涂布技术。

日本的铸造设备企业新东工业把用于电极上延展涂布材料的冲压机应用于全固态电池。此外,还与从事电池开发的APB展开合作,正在开发安全性高的“全树脂电池”的量产设备。

汽车的电动化在各国和地区迅速推进,在产业政策上,电池的重要性也在提高。日本的电池产业一直通过设备和材料等相关企业的合作磨练技术。要在世界上维持竞争力,与设备企业的密切关系今后将变得更加重要。

日本经济新闻(中文版:日经中文网)梅国典

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