在《智能制造走向深水區》一文中,我們重點闡述了裝備和工藝在制造業中的重要性。裝備對于終端產品制造的品質起著決定性的作用,產品越是品質要求高、一致性要求嚴、強調安全性,裝備的重要性就越發凸顯。裝備通常是支撐起一個產業的發展,而產業也只有通過持續的技術創新才能帶動裝備制造企業向前發展,微觀上就體現為裝備承載工藝,工藝引領裝備。
本文希望通過對中國鋰電產業發展歷史的回顧與總結,帶領讀者朋友們體會鋰電設備二十多年來的進化歷程、鋰電設備是如何支撐我國鋰電池行業一步步從手工作坊式的生產走向智能制造的,以及新形勢下鋰電產業還存在哪些數字化智能化的機會。文章最后總結了裝備制造業發展的幾點規律。
產業初期靠人工取勝
鋰電池的產業化發源于日本,具體是從1991年索尼生產18650圓柱電池開始的,鋰電池一開始的應用領域是數碼玩具市場,后續鋰電池在消費電子領域的應用可以說橫跨了傳統手機和智能手機兩個時代。
產業發展初期,鋰電池市場幾乎被松下、三洋電氣、東芝等少數幾個日資企業控制。這些企業在材料、電池工藝方面都建立了深厚的壁壘,與產業鏈上下游企業進行緊密合作,生產上已然高度自動化。在2000年以前,日本的鋰電池企業占據全球95%以上的市場份額。
國內鋰電池行業的起步則開始于比亞迪,1998年比亞迪進入手機鋰電池市場,憑借國內低廉的勞動力和技術改造后形成的成本優勢,比亞迪的電池價格可以比日本三洋平均低40%。由此比亞迪產能和市場份額迅速擴大,陸續為摩托羅拉、諾基亞等主流手機廠供貨,2005年日本東芝抵擋不住中國鋰電池企業的價格戰,直接宣布退出鋰電池市場。
這一階段國內鋰電池生產模式主要是將低成本人力與自動化設備結合,鋰電池制造商通常只在幾道精密工序上使用單臺的自動化設備,其他精度要求較低的環節以及中間物料運送都是人工操作。相較于日本的全自動化產線,這種以人力為主的生產線投資成本很低,柔性生產能力也很強。
這種生產模式的成功之處在于當時中國的勞動力價格非常之低,2003年我國制造業員工的平均工資水平大約僅為日本的1/23[1]。
鋰電設備重要性提升
這種勞動密集型的發展方式不可能一直持續下去,一方面2007年之后日本三洋電機在北京、天津新建生產基地,松下和索尼在無錫投資建廠,以求削弱國內廠商的成本優勢,另一方面站在2007-2009年的時間節點上看,市場已經開始預計筆記本電腦和電動汽車將成為鋰電池未來主要的應用領域,這兩個市場對于鋰電池品質要求更高,同時中高端手機鋰電池的份額也將增長。高端鋰電產品對生產工藝精度的要求更加嚴格,我國鋰電池生產商需要提高設備比重和自動化程度以滿足鋰電生產工藝的技術提升需求。這意味著依靠人工生產中低端鋰電池的企業將喪失競爭優勢,自動化鋰電設備將成為未來高端電池大規模生產的關鍵環節。
國內電池生產企業開始轉變觀念,對鋰電設備的重視程度逐步提高,很多企業開始更多引進日韓高端鋰電設備,同時也有自建團隊開發自動化設備和裝配線。但是國外設備價格較高,也不適配國內廠商的原材料(漿料和基片,基片時為鋁箔和銅箔)。而且日韓出于技術保護的考慮,對我國鋰電企業出售的基本都是相對落后的設備產線,買家也僅限于比亞迪、力神和比克等少數幾個頭部企業。
這些市場變化和特點為國內設備企業創造了良好的市場條件。國內頭部鋰電企業的轉向將提高國內鋰電設備的市場空間。國內鋰電設備廠商也開始充分利用自身優勢爭奪市場份額。
首先,國內鋰電設備廠商會根據國內電池廠商的原材料情況和各環節工序狀況來個性化開發設備、制定設備狀態,例如在極片有蛇形彎、厚薄不齊的情況下提升生產自動化程度。第二,國內設備價格普遍較低,大概是日韓設備的一半或三分之一。此外,國內設備廠商售后服務響應速度更快,很多設備廠商都能在48小時內到達客戶現場解決問題,對于ATL一類的大客戶,甚至可以達到4小時之內的響應速度。而很多進口設備售后服務需要提前一個月甚至是三個月預約,零部件更換價格也很高昂[2]。于是,眾多電池廠商開始放棄進口設備,引進國產設備。
國產替代進行到2013年時,鋰電設備國產化率已經逐步上升至30%以上。當時的力神除了關鍵性的如檢測設備主要使用進口外,其它比如化成等環節,國產設備發展較為成熟的基本都已實現國產化。ATL的生產檢測設備也主要使用了國產設備。