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        2022-12-30

        電池的制造水平高低,直接影響到電池的使用價值

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        電池的制造水平高低,直接影響到電池的使用價值

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


        上一期聊到電池制造的八大特征及其對電池質(zhì)量的影響,這一期我們主要談用來衡量電池制造水平的具體指標。


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

        (1)   電池制造合格率

        定義:滿足使用特性的電池數(shù)與開始總投入電池數(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用場景,對使用特性的定義也不盡相同。細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合格率(也叫做電池成品率,文末有計算方式)。

        對電芯制造企業(yè)而言,應該重點強調(diào)電芯配對合格率,即滿足配對使用的電芯數(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:實際產(chǎn)出成形電池的材料價值與投入同等數(shù)量電池所有消耗材料價值之比。

        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,保護麥拉膜,制程保護氣等]。目前,該指標在行業(yè)的平均水平在90-94%之間,有較大提升空間,從電池設計、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)線固定檢驗人員、維修人員,不包括臨時性工作的人員,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)   瓦時設備投入

        定義:在一定連續(xù)生產(chǎn)周期內(nèi),所有設備投入的折舊與當期生產(chǎn)的成形電池的瓦時數(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,按固定資產(chǎn)折舊的財務規(guī)律結(jié)合電池制造業(yè)的特點綜合考慮,一般為5-8年。

        (5)   瓦時能耗指數(shù)

        定義:在一定連續(xù)生產(chǎn)周期內(nèi),與電池生產(chǎn)有關的過程所消耗的所有能源(WH)與當期生產(chǎn)的成形電池的瓦時數(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)無關的電池研發(fā)、實驗研究、電池生產(chǎn)驗證所消耗的能源。

        (6)   瓦時制造成本

        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),所消耗的制造費用與在此期間生產(chǎn)的成形電池瓦時數(shù)(WH)之比,單位為:元/WH。

        所有消耗費用包括三項:期間人工成本、期間能源消耗費用和期間設備折舊(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(一個月或半年)內(nèi)出現(xiàn)出現(xiàn)熱失控或安全指標超標的電池數(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)安全指標應當小于幾個PPM,稱為PPM級管控。電池包生產(chǎn)安全指標應當小于幾個PPB(十億分之一),稱為PPB級管控。

        (8)   運轉(zhuǎn)可靠性

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

        細分電池制造合格率,還有一項指標,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,實際裝入電池包里配對合格的電芯數(shù)與投料時的電芯數(shù)之比的百分數(shù)。

        電池成品率:YC =配對合格電芯數(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 測試合格率(Cell Sort Yield)=測試合格電芯數(shù)/產(chǎn)出電芯數(shù),Y2衡量產(chǎn)線制造產(chǎn)品性能滿足實際要求的能力;Y3 配對合格率(Pair Yield)=配對合格電芯數(shù)/測試合格電芯數(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、瓦時設備投入、瓦時能耗指數(shù)、瓦時制造成本、制造安全、運轉(zhuǎn)可靠性,還有電池成品率,這些關鍵指標的確定,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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