證券時報
吳家明
2024-08-30 16:30
證券時報記者 安宇飛
在浩瀚的資本市場星空中，創(chuàng)業(yè)板上市公司猶如一顆顆璀璨明星，閃耀著中國先進制造、數(shù)字經(jīng)濟、綠色低碳等各領域標桿性企業(yè)的光芒。這里是“優(yōu)創(chuàng)新”的沃土、“高成長”的搖籃，創(chuàng)造了1000多家高新技術企業(yè)成長為行業(yè)龍頭的奇跡。
在這片星光中，鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)熠熠生輝。在創(chuàng)業(yè)板，不僅有寧德時代這樣的“領航艦”，引領中國新能源產(chǎn)業(yè)破浪前行，更有先導智能這樣的“鑄鋼者”，打造了全球領先的鋰電設備，為全球動力電池“艦隊”提供堅不可摧的“裝甲”。
2024年，先導智能發(fā)布了全球唯一擁有自主知識產(chǎn)權的全固態(tài)電池整線解決方案，握緊著“下一代電池”的生產(chǎn)命脈。遙想二十多年前，比亞迪董事長王傳福決心進入鋰電池行業(yè)時，曾攜帶數(shù)百萬元去日本求購鋰電設備，日方卻“獅子大開口”報了天價，并揚言中國人造不出鋰電池。但如今，以先導智能為代表的中國鋰電設備企業(yè)早已打破外國技術壟斷，屹立于世界之巔。
從落后到追趕，再到新能源智能裝備整線解決方案多年市場份額位居世界第一，先導智能是怎樣走完這條“技術長征路”的？記者來到位于江蘇省無錫市的先導智能總部探尋答案。
“領軍者”背后的技術之戰(zhàn)
“全固態(tài)電池設備的研發(fā)，從一開始就是一場漫長而艱難的征程。” 先導智能董事長王燕清向證券時報記者表示。
走進先導智能無錫工廠，映入眼簾的是一棟白色大樓，上面一行藍色大字引人注目，“成為世界級的智能裝備領軍企業(yè)”，這是先導智能的企業(yè)愿景。
但恐怕只有先導智能企業(yè)內部的人員才明白，“領軍者”三個字的背后有多少場艱苦卓絕的技術攻堅戰(zhàn)。這里面，全固態(tài)電池整線解決方案的研發(fā)與突破屬最難打的戰(zhàn)役之一。
全固態(tài)電池，被視為鋰電池的“終極形態(tài)”，它具有“寸土寸金藏巨能”的特點，由于使用了固態(tài)電解質替換液態(tài)電解液，解決了“易燃易爆”問題，固態(tài)電池能夠更安全地提升電池能量密度，所以它體積更小，有望以不到50%的電池體積承載同等甚至更高的電量。
液態(tài)鋰電池的能量密度已經(jīng)接近安全極限，向上提升的空間有限。因此，固態(tài)電池被視為下一代電池技術，有望開創(chuàng)電池性能躍升的新紀元，各大電池廠商或車企紛紛布局。
而電池生產(chǎn)必須“設備先行”，率先需要突破的就是核心鋰電設備的生產(chǎn)制造。如果把生產(chǎn)液態(tài)鋰電池的過程比作是“制造大刀”，那么生產(chǎn)全固態(tài)電池就像是“制造火槍”，對“精度”的要求更為苛刻，需要創(chuàng)新的設備和工藝。
全固態(tài)電池的生產(chǎn)鏈條極長，涉及大量關鍵設備。從全固態(tài)電極制備、全固態(tài)電解質膜制備設備到高壓化成分容、致密化設備等，每一個設備的攻關都要走一遍“技術長征路”。王燕清表示：“對于我們來說，全固態(tài)電池量產(chǎn)的技術難點主要集中在固態(tài)電池極片和固態(tài)電解質膜的制備階段，而連續(xù)致密化則是提高整線良率和效率的瓶頸。”
先導智能工作人員向記者表示，受不同材料電化學特性和物理特性的影響，不同工藝會對固體電解質膜的厚度和離子電導率產(chǎn)生極大影響。而傳統(tǒng)電極和電解質膜的制備方法脫胎于濕法工藝，存在電解質材料分散不勻、電解質膜量產(chǎn)一致性差、電芯壓制形變大等諸多瓶頸難以突破，無法滿足固態(tài)電池的量產(chǎn)需求。
王燕清向記者表示：“極片等關鍵材料是業(yè)內公認難以突破的技術壁壘。面對這一挑戰(zhàn)，很多業(yè)內同仁甚至放棄了相關研發(fā)。在經(jīng)歷了多次失敗后，先導智能的團隊也感受到了巨大的壓力。”
為了打破“技術壁壘”，王燕清親自帶隊進行攻堅。在內部，先導智能抽調精英工程師和尖端科研人員，組成了“多學科攻堅小組”。在外部，王燕清聯(lián)系相關領域專家，讓外部專家加入“多學科攻堅小組”，多次進行跨領域會議討論和技術交流。
經(jīng)過數(shù)月的技術攻堅，先導智能創(chuàng)新開發(fā)了干法電極技術，徹底避免了濕法工藝中溶劑、分散劑帶來的副作用，將電極的離子電導率及循環(huán)壽命提升到了商用標準。同時，電極成膜一致性高，使連續(xù)成膜、高效量產(chǎn)成為可能。
最終，先導智能成為了全球唯一擁有自主知識產(chǎn)權的全固態(tài)電池整線解決方案廠家，在全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展“里程碑”上刻下了名字。“目前，先導智能已成功打通全固態(tài)電池量產(chǎn)的全線工藝環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了從整線解決方案到各工段的關鍵設備覆蓋，達成行業(yè)內的全面突破與引領。”王燕清表示。
“長征者”腳下的發(fā)展天平
如果說全固態(tài)電池從研發(fā)到商用落地是一場“長征”，那么想要走到“征途”的終點，就要實現(xiàn)良率、成本以及環(huán)保方面的平衡。
“全固態(tài)電池產(chǎn)線對生產(chǎn)環(huán)境要求嚴苛、耗能大，副產(chǎn)物對環(huán)境也會產(chǎn)生很大影響，如何平衡量產(chǎn)高良率、低成本，實現(xiàn)環(huán)境友好型生產(chǎn)也是行業(yè)面臨的一大問題。”王燕清說。
近年來，動力電池的“環(huán)保”屬性曾受到質疑，盡管鋰電池是綠色清潔能源，但在鋰電池的生產(chǎn)、回收過程中未必全都做到了“綠色清潔”。為實現(xiàn)全生產(chǎn)鏈條綠色低碳，必須在設備端發(fā)力。
王燕清認為：“先導智能的核心優(yōu)勢在于整裝，我們是目前全球唯一一家真正具備完整自主知識產(chǎn)權的鋰電池智能制造整體解決方案服務商，這意味著我們掌握了鋰電池生產(chǎn)全鏈設備的所有軟硬件技術，并有整合、優(yōu)化、升級智能裝備與智能生產(chǎn)的能力。”
和其他鋰電設備廠商相比，先導智能可以提供全固態(tài)電池生產(chǎn)各工段的全部關鍵設備，不僅解決了設備適配性的問題，也能更好地進行整個生產(chǎn)流程的管控和追溯。同時，由于產(chǎn)線方案具備高自動化、高智能化特點，生產(chǎn)過程可以實現(xiàn)少人化甚至無人化生產(chǎn)，從源頭助力客戶實現(xiàn)綜合降本增效、節(jié)能減排。
為此，先導智能進行了“軟件硬件兩手抓”，以新型生產(chǎn)關系發(fā)展新質生產(chǎn)力。除了在硬件端提供各類智能設備之外，在軟件端也開發(fā)了Lead ACE穹頂智能制造整體解決方案，助力工廠實現(xiàn)從原料、生產(chǎn)、包裝、交貨全環(huán)節(jié)的標準化、智能化管理，就像為設備裝上了“智能大腦”。
先導智能工作人員表示，在公司獨創(chuàng)Lead ACE穹頂智能制造解決方案的指導下，可以為全固態(tài)電池廠商打造智能一體化無人產(chǎn)線。通過打通全固態(tài)電池制造工藝環(huán)節(jié)，以自研技術實現(xiàn)了工藝簡化，縮短了前道制程周期。配合先導智能獨創(chuàng)的微環(huán)境管控方案，在確保產(chǎn)品高效、高品質產(chǎn)出的同時，達成能耗需求、人力需求、整體投入需求的綜合降本。
“在這個過程中，微環(huán)境管控方案的應用也確保了生產(chǎn)全流程的環(huán)境獨立，把工業(yè)副產(chǎn)品對自然環(huán)境的影響降到了最低，能助力客戶實現(xiàn)長效可持續(xù)發(fā)展。”上述工作人員稱。
“開拓者”身前的藍海市場
在先導智能眼中，全固態(tài)電池是“未來科技藍海”。王燕清表示，早在2018年前，先導智能就捕捉到了全固態(tài)電池的巨大潛力，深入布局全固態(tài)電池技術，既是為了順應全球市場趨勢，也能滿足高端設備國產(chǎn)替代的迫切需求。
和傳統(tǒng)液態(tài)電池相比，全固態(tài)電池由于具備了更高的能量密度和安全性，其商業(yè)應用范圍也有望得到拓展，不局限于新能源汽車及儲能領域，更有望承載飛行汽車、無人機乃至衛(wèi)星的“電動夢想”。
根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院預測，2030年全球固態(tài)電池出貨量將達到614.1GWh，市場空間廣闊。盡管目前全固態(tài)電池尚未規(guī)模化量產(chǎn)，生產(chǎn)成本較高，但頭豹研究院認為，隨著新材料的不斷發(fā)現(xiàn)與制造工藝的改進，未來固態(tài)電池可在加工流程上轉變技術路線，減低75%的生產(chǎn)成本。
隨著固態(tài)電池技術的不斷成熟和成本的降低，其應用領域將不斷拓展，為先導智能提供全新的增長引擎。王燕清向記者表示，目前全固態(tài)電池的技術成熟度已“接近商用階段”，高端玩家已結束觀望，正積極投身于全固態(tài)電池的市場開發(fā)與建設中，行業(yè)有望迎來快速發(fā)展機遇期。
“2020年起，我們已與多家行業(yè)領軍企業(yè)達成設備合作，成功獲得國內外知名汽車及固態(tài)電池企業(yè)的全固態(tài)生產(chǎn)線訂單，初步反饋顯示電池生產(chǎn)線在很多方面表現(xiàn)優(yōu)異，市場反響良好。我們的固態(tài)電池關鍵試驗線設備，如干法電極、疊片、固態(tài)電池組裝等，已實現(xiàn)出口，有效支持了客戶的工藝開發(fā)及驗證。”王燕清說。
據(jù)了解，先導智能的電極制備、輥壓、疊片、組裝及化成分容、物流等系列創(chuàng)新方案已經(jīng)成功應用于全球首條固態(tài)電池量產(chǎn)產(chǎn)線，正助力行業(yè)邁向新臺階。同時，先導智能微環(huán)境管控方案也實現(xiàn)了如期交付。
對電池制造業(yè)而言，其技術與工藝體系極為復雜，對細節(jié)把控與精度要求近乎苛刻，這一特性促使行業(yè)在技術演變時，必須依賴智能制造設備來滿足嚴苛的生產(chǎn)標準。
“設備制造業(yè)的技術門檻本就高，一旦我們跨越了核心技術與關鍵工藝的研發(fā)、實驗驗證和規(guī)模化生產(chǎn)的挑戰(zhàn)，實現(xiàn)技術應用的廣泛市場滲透，公司的領先地位便難以被后來者輕易撼動。”王燕清表示。
而放眼全球，中國在動力電池行業(yè)仍占據(jù)優(yōu)勢地位。據(jù)SNE Research統(tǒng)計，2024年上半年全球市場動力電池裝車量排行前十的企業(yè)中，中國動力電池廠商占據(jù)了六個席位，整體市場份額達到64.9%，同比增加3.2個百分點。不過日韓電池企業(yè)也在摩拳擦掌，積極布局全固態(tài)電池研發(fā)，要在“下一代電池技術”中與中國企業(yè)爭鋒。
“先導智能在全固態(tài)電池領域的突破，將有助于中國增強在全球電池產(chǎn)業(yè)中的話語權，提升國家在新能源技術領域的競爭力，幫助中國企業(yè)在相關行業(yè)標準、貿易規(guī)則的制定過程中占據(jù)更加有利的地位。”王燕清表示。
