2020年特斯拉率先推出全极耳4680大圆柱电池，今年9月其宣布已经实现第1亿颗4680电池下线，同时国内不少头部企业也都在积极布局。全极耳技术在圆柱电池领域风起云涌，除了应用于大圆柱外，目前在传统小圆柱电池上也在加速导入。
另外，作为具有高能量密度和高安全特性的固态电池，目前也处于初露锋芒的状态，行业对其给予很大厚望。
图为深圳市中基自动化股份有限公司研究院院长王磊演讲
在日前举行的第九届动力电池应用国际峰会(CBIS2024)“新能源电池数字化与先进智造”主题论坛上，深圳市中基自动化股份有限公司研究院院长王磊应邀出席，并作主题为《电芯组装段的新质生产力变革》的演讲。针对全极耳圆柱和固态两种电池，深圳中基在设备领域都做了一系列技术布局和革新。
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全极耳圆柱电池装备
“圆柱电池在所有类型电池里生产效率最高，最高设计产能可以达到350PPM，常规100PPM、200PPM高速线已经非常成熟。”王磊表示，相对来看方型铝壳电池产线效率目前行业只能做到20PPM，软包电池效率在15-20 PPM的水平。所以圆柱电池高一致性和高效率，是其重要的产品竞争力。
在全极耳圆柱电池装备方面，深圳中基布局有机械滚封线和激光封口线两种技术路线，覆盖小圆柱和大圆柱从10mm-60mm全部的直径规格，并且具有很高的单线合格率和稼动率。这其中运用了不少关键技术，包括高效传输传动技术、极耳成型技术、激光焊接技术、滚槽风口技术和高效除尘技术。
高效传输传动技术：将凸轮/转塔与磁悬浮相结合协同，具有兼容性好、产线效率高的特点，满足圆柱电池对高生产效率的需求，最高产能可以达到350PPM。同时该产线柔性高，模块化设计周期非常短，换型成本低，而且参数化设计调试难度小，后期维护成本非常低。
极耳成型优化技术：基于模拟仿真分析和缺陷表征，开发了预揉和揉平工艺，来提高质量和来料兼容能力。王磊介绍，其主要目的是为了提升集流盘焊接良率。同时在此过程中，解决了隔膜损伤以及揉平会容易外侧翻边的问题，目前工艺已经在头部企业量产线得到实际验证。
激光飞行焊接技术：全极耳电池的焊接尤其是集流盘焊接，对质量一致性要求非常高。既要保证高速旋转过程中激光焊接位置精准度，同时又要保证焊接良率。该设备运用自研的高速旋转位置高精度动态补偿算法，以及自研飞行焊控制系统，配合连续式转塔机构，既节约成本，同时又提升效率和质量。
“该设备可以用于集流盘焊接，也可以用于底壳穿透焊接。集流盘焊接最高速度达到800mm/s，单工位可以满足120PPM的产能效率。”王磊介绍，实验测试显示，转盘达到100度/s高速旋转中，可实现整体精准定位，且设备未发生任何畸变。在静止状态下焊接200次和连续飞转4小时不间断重复焊接，整体偏离非常小，具有高稳定性和一致性。
滚槽风口技术：圆柱电池封口常规有两种工艺，钢壳电池通常用滚槽封口，铝壳电池采用激光封口。“因为钢壳材料具有很好的延展性，更容易实现机械封口，成本比较低，良率比较高。对于常规封口工艺来说，铝壳没法采用机械封口形式。”王磊指出。
针对该特点，深圳中基开发了专门针对铝壳电池的辊封工艺，采用机械封口代替激光焊接，突破了整个行业铝壳电池机械封口的难题。“因为激光是一个不稳定的热源，即使争取做到稳定性很高，但是良率始终难以和机械结构匹敌。”王磊指出，该技术的滚槽精度达到±0.05mm，同时具有非常高的模具寿命，已经在国内某头部圆柱电池企业有量产。
高效除尘技术：对于锂电来说除尘非常关键，一点的粉尘可能就会造成产品质量下降。深圳中基运用流场模拟分析吸尘管路流体状态，通过对粉尘的流动优化管路结构设计，提升了整体的除尘效率。
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软包固态电池装备
软包是目前固态电池比较成熟的封装形式，王磊表示，在软包电池设备领域，深圳中基具有丰富的经验和技术积累，目前其软包电池设备可以实现单线产能超过18PPM，产品合格率达到99%以上，稼动率达到96%，尤其是多规格兼容390-590mm，包括不同的单侧出极耳和数码软包都可以满足要求。
据介绍，深圳中基的超声波极耳焊接技术，可以兼容单双出软包电池，配备超声焊接实时监控系统，同时可以实现电池尺寸在制造过程中被监控的闭环，设立独立工位和隔离设计保证除尘效果，采用高寿命的极耳裁切刀，单机效率大于20PPM。
王磊表示，深圳中基的铝塑膜精密冲坑技术，同样兼容性比较好，集成了铝塑膜的放卷、张力控制系统于一体，保证放卷过程的一致性，同时特殊的凹凸膜设计，使冲坑过程运行平稳、速度快，冲坑精度可以控制到±0.1毫米。该设备单机效率也满足20PPM高效率需求。
据王磊介绍，在铝塑膜精封技术方面，深圳中基设备的封装压力可以做到实时控制，同时可以对极耳进行独立预热，实现对电池尺寸的闭环监控，真空腔体可以达到5Torr，真空腔体封印厚度精度±15μm，封头温度均匀性±3℃，铝塑膜切刀寿命≥100万次，单机效率≥20PPM。
“针对软包的固态电池，我们配合国内外的客户做了些产线，从2022年开始有一系列的出货，而且目前的项目状态基本都达到量产的状态。”王磊表示，公司在固态电池、半固态电池相关设备的研发方面，已经有非常成熟的经验，希望能够跟相关电池企业进行更多协同合作。
