800V超高壓串聯(lián)化成分容裝備“黑馬”

對(duì)于智能裝備企業(yè)而言，以創(chuàng)新為主導(dǎo)，以高科技、高效率、低能耗、數(shù)字化等優(yōu)勢(shì)賦能動(dòng)力電池提效降本，也將同步豐盈自身可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展底色。

“新質(zhì)生產(chǎn)力”概念在重要會(huì)議及政府報(bào)告中頻現(xiàn)，成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新熱詞。在新能源領(lǐng)域培育新質(zhì)生產(chǎn)力的過(guò)程，也成為推進(jìn)科技創(chuàng)新、利好新興產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)新動(dòng)力。

寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群在兩會(huì)建言中指出，有創(chuàng)新的高質(zhì)量發(fā)展的生產(chǎn)力才能稱為新質(zhì)生產(chǎn)力，新質(zhì)生產(chǎn)力引領(lǐng)的一定是高質(zhì)量發(fā)展的生產(chǎn)力。

另一層面，國(guó)家發(fā)改委制定《推動(dòng)大規(guī)模設(shè)備更新和消費(fèi)品以舊換新行動(dòng)方案》，引導(dǎo)“以舊換新”的行動(dòng)步伐。以設(shè)備更新為例，隨著高質(zhì)量發(fā)展深入推進(jìn)，設(shè)備更新需求會(huì)不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)將釋放5萬(wàn)億量級(jí)的巨大市場(chǎng)。

智能裝備是新能源產(chǎn)業(yè)的制造基礎(chǔ)與效率、品質(zhì)躍升的支點(diǎn)，新質(zhì)生產(chǎn)力的提出以及大規(guī)模設(shè)備更新推動(dòng)，都將給有技術(shù)實(shí)力、創(chuàng)新活力的裝備企業(yè)帶來(lái)發(fā)展紅利。

尤其是動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈歷經(jīng)過(guò)去幾年高速增長(zhǎng)后，逐漸進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)激烈的常態(tài)化周期，對(duì)于智能裝備企業(yè)而言，以創(chuàng)新為主導(dǎo)，以高科技、高效率、低能耗、數(shù)字化等優(yōu)勢(shì)賦能動(dòng)力電池提效降本，也將同步豐盈自身可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展底色。

在電池中后段裝備領(lǐng)域素有“價(jià)值黑馬”之稱的鉑納特斯，專注于向電池企業(yè)提供一流的注液、化成分容等核心工序設(shè)備及中后段整線解決方案。

在注液機(jī)領(lǐng)域，鉑納特斯率先推出鐘罩式等壓注液機(jī)解決方案，憑借高速度、高精度、高穩(wěn)定性等優(yōu)異性能迅速引領(lǐng)市場(chǎng)，鐘罩式等壓注液機(jī)出貨量目前高居行業(yè)榜首。（延伸閱讀：“大電芯”時(shí)代，等壓鐘罩式注液設(shè)備市場(chǎng)“躍進(jìn)”）

在化成分容領(lǐng)域，鉑納特斯同樣劍指行業(yè)痛點(diǎn)。2018年公司攻克了化成分容電源關(guān)鍵技術(shù)，成功提升串聯(lián)式電源的投產(chǎn)穩(wěn)定性，大幅降低能源損耗及用電成本，成為彼時(shí)國(guó)內(nèi)少數(shù)能自主提供串、并聯(lián)電源的企業(yè)之一。

公司自主研發(fā)的智能串聯(lián)模組，采用集成旁路板控制，實(shí)現(xiàn)恒流恒壓充電，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)平衡功能，具有集成度高、安裝簡(jiǎn)單、容易維護(hù)、發(fā)熱量MOS≦70℃等特點(diǎn)。且產(chǎn)品已成功獲得國(guó)際專利。

同時(shí)，公司的負(fù)壓化成系統(tǒng)針對(duì)注液防腐開(kāi)發(fā)，自主研發(fā)的負(fù)壓控制真空定量閥，一舉打破了SMC、費(fèi)斯托等負(fù)壓控制比例閥的壟斷局面。在保證高倍率工作效率的同時(shí)，負(fù)壓精度可達(dá)≤1Kpa，也為電池企業(yè)大幅節(jié)約成本。

可以看到，以技術(shù)創(chuàng)新為基石，以“卡脖子”技術(shù)方向?yàn)橥黄瓶?，鉑納特斯正在電池智能裝備激戰(zhàn)中不斷把握市場(chǎng)變化需求，持續(xù)提升市場(chǎng)份額，這也為新時(shí)期電池制造升級(jí)提供新質(zhì)生產(chǎn)力夯實(shí)基礎(chǔ)。

率先量產(chǎn)800V超高壓串聯(lián)解決方案

眾所周知，鋰電池在化成分容工序需要頻繁充放電，由此成為鋰電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最耗電的環(huán)節(jié)，整廠電耗占比約30%-40%。提升化成分容設(shè)備精度、提高充放電效率、降低能耗等也成為化成分容設(shè)備新工藝、新技術(shù)的發(fā)展方向。

其中，串聯(lián)化成分容技術(shù)憑借明顯的節(jié)能增效優(yōu)勢(shì)，成為行業(yè)重要技術(shù)發(fā)展方向。高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，目前串聯(lián)化成市場(chǎng)滲透率超30%，且在新建產(chǎn)線中，串聯(lián)化成的滲透率已經(jīng)超過(guò)并聯(lián)化成。

串聯(lián)化成分容技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于，串聯(lián)電路可保證電流一致性，提高電芯一致性；通過(guò)串聯(lián)還可以對(duì)前段設(shè)備工藝的電化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原，為前段工藝的閉環(huán)提供可追溯的數(shù)據(jù)。最為關(guān)鍵的是，相比并聯(lián)電源，串聯(lián)化成可提高充放電效率，大幅降低用電成本。

隨著電池產(chǎn)能不斷提高，解決化成分容設(shè)備能耗問(wèn)題也變得迫在眉睫。在傳統(tǒng)產(chǎn)線技改趨勢(shì)下，化成分容設(shè)備更新也更具意義。

高工鋰電獲悉，鉑納特斯目前化成分容板塊出貨以高壓串聯(lián)技術(shù)方案為主，同時(shí)公司成功量產(chǎn)800V超高壓串聯(lián)電源方案，滿足動(dòng)力電池800V超高壓應(yīng)用場(chǎng)景需求。由于技術(shù)門(mén)檻高，目前行業(yè)內(nèi)普遍做到400V-600V之間，突破800V超高壓串聯(lián)化成分容設(shè)備的企業(yè)仍在少數(shù)，而鉑納特斯正是其中之一。

據(jù)了解，相比并聯(lián)和400V系統(tǒng)，鉑納特斯800V串聯(lián)系統(tǒng)可提供更多電池串聯(lián)數(shù)，極大降低線路成本；相比并聯(lián)電源，充放電效率提高20%，用電成本大幅下降；調(diào)試檢修維護(hù)工作減少50%以上，產(chǎn)線利用率大幅提高；更全面、更智能識(shí)別電芯微小缺陷，提高系統(tǒng)安全。

同時(shí)，鉑納特斯自主研發(fā)的800V串聯(lián)電源更容易保障化成分容效果，提高電芯一致性，采用多串、高串技術(shù)提高充放電效率，節(jié)電節(jié)能效果顯著。對(duì)每個(gè)單體投切回路的控制實(shí)現(xiàn)單體電芯充放電時(shí)不斷流平穩(wěn)切出，對(duì)工作的電芯不受影響。

邁過(guò)超高壓串聯(lián)技術(shù)“三座大山”

由于功率越大，意味著控制難度更難，出現(xiàn)異常、安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)也越大。

超高壓串聯(lián)技術(shù)的核心瓶頸在于：1、串聯(lián)低壓放電問(wèn)題，包括解決電壓平衡、電流限制、放電效率以及安全性等方面技術(shù)。2、電流響應(yīng)時(shí)間控制，電流響應(yīng)時(shí)間是一個(gè)反映元件或設(shè)備性能的重要參數(shù)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和電路要求來(lái)選擇合適的元件或設(shè)備。3、電流切換無(wú)沖擊，關(guān)鍵在于確保切換過(guò)程中的電流變化平穩(wěn)，避免產(chǎn)生過(guò)大的沖擊電流。

目前，鉑納特斯已經(jīng)成功越過(guò)超高壓串聯(lián)技術(shù)的“三座大山”。

在解決串聯(lián)低壓放電難題時(shí)，鉑納特斯的思路是：

1、優(yōu)化電路設(shè)計(jì)：通過(guò)精確計(jì)算每個(gè)放電元件的電壓需求和承受能力，設(shè)計(jì)合理的串聯(lián)電路，確保電壓分布的平衡和穩(wěn)定。

2、選用高質(zhì)量放電元件：選擇具有穩(wěn)定性能、高耐壓、低損耗的放電元件，以提高放電效果和效率。

3、采用恒流電源：使用恒流電源可以確保放電過(guò)程中電流的穩(wěn)定性，避免因電流波動(dòng)導(dǎo)致的放電不均勻或元件損壞。

4、加強(qiáng)安全防護(hù)措施：在放電過(guò)程中，采取必要的安全防護(hù)措施，如設(shè)置隔離開(kāi)關(guān)、安裝防護(hù)罩等，確保操作人員的安全。

5、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)整：通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)放電過(guò)程中的電壓、電流等參數(shù)，及時(shí)調(diào)整放電條件，確保放電過(guò)程的穩(wěn)定性和安全性。

針對(duì)電流響應(yīng)時(shí)間控制與電流切換無(wú)沖擊的難點(diǎn)，鉑納特斯的解決措施是：

1、精確控制切換時(shí)序：通過(guò)精確控制電源切換的時(shí)序，減小切換過(guò)程中的電流沖擊。對(duì)于具有不同慣性負(fù)載的設(shè)備，根據(jù)其特性設(shè)定適當(dāng)?shù)难訒r(shí)，以避開(kāi)電磁過(guò)渡過(guò)程，避免沖擊電流的產(chǎn)生。

2、采用軟啟動(dòng)技術(shù)：軟啟動(dòng)技術(shù)可以通過(guò)逐步增加電壓或電流的方式，使設(shè)備平穩(wěn)啟動(dòng)，減小啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊。這種技術(shù)通常應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)等大功率設(shè)備，可以有效延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低維護(hù)成本。

3、使用相位搜索和同步切換：對(duì)于需要精確相位匹配的設(shè)備，如部分水泵等小慣性負(fù)載，采用相位搜索技術(shù)，確保在接通電源的瞬間，電源電壓與設(shè)備定子電動(dòng)勢(shì)處于同相位狀態(tài)或接近同相位狀態(tài)，從而避免沖擊電流。

4、選用合適的電氣元件：選用具有快速響應(yīng)和穩(wěn)定性能的電氣元件，如高性能的斷路器、接觸器和繼電器等，以提高切換過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性，降低沖擊電流的產(chǎn)生。

5、優(yōu)化電路設(shè)計(jì)：通過(guò)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，如采用并聯(lián)電容、電感等元件，可以減小電路中的阻抗變化，降低切換過(guò)程中的電壓和電流波動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊切換。

值得一提的是，鉑納特斯在進(jìn)入化成分容領(lǐng)域之初，電源開(kāi)發(fā)就前瞻性采用了DSP數(shù)字化方案，相比于傳統(tǒng)線性電源具有高精度、高穩(wěn)定性、可編程等性能優(yōu)勢(shì)，為持續(xù)匹配鋰電池工廠的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)積累深厚經(jīng)驗(yàn)。

同時(shí)，公司也在持續(xù)完善產(chǎn)品的數(shù)字化性能，如在MES功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析，提前預(yù)知風(fēng)險(xiǎn)，并可通過(guò)手機(jī)終端發(fā)送，提前預(yù)警防范處理，實(shí)現(xiàn)“預(yù)兆保全”。

綜上所述，技術(shù)領(lǐng)先的化成分容段設(shè)備，疊加市場(chǎng)強(qiáng)大的注液段設(shè)備，鉑納特斯正在不斷強(qiáng)化產(chǎn)品矩陣優(yōu)勢(shì)，打通核心業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，以技術(shù)實(shí)力強(qiáng)悍的中后段一體化解決方案，向國(guó)際高端科技裝備的目標(biāo)加速邁進(jìn)。

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