“半路入局的人往往只得其一，不見其二。只有在圓柱自動化裝配領域摸爬滾打過多年的人，才能理解產線升級背后的技術邏輯。”

科技創新關乎國運興衰，基礎產業更是如此。

國產替代的話題，從來沒有面臨過近年來如此高的關注度與壓迫感。

在鋰電自動化設備領域，日韓擁有技術上的先發優勢。日韓在90年代就開啟了鋰電產業化之路，先后研發出全球第一臺鋰電池卷繞機與裝配機。

以圓柱電芯裝配線為例，高精度、高穩定性的高速入殼、焊接、封口等關鍵技術在相當長一段時間內都被韓國日本所控制。

然而，隨著中國新能源汽車產業的崛起，國產鋰電設備廠商受益于與一線電池廠商綁定，積累配套經驗、提升工藝研發能力，形成自身的技術優勢，逐步實現了對日韓進口設備的替代。

當前，中國已經擁有世界上最完整的鋰電產業集群，并轉化為具體的技術專利優勢和生產成本優勢。成熟的鋰電裝備配套力量成為中國新能源供應鏈的可靠保障。

這條反超日韓之路或許能夠為正在承受供應鏈安全風險的其他產業提供有益的借鑒。

圓柱電池高速裝配線一路“狂飆”

在三種主流的電池形態中，圓柱電池發展時間最長，標準化程度最高，相應的生產工藝也最為成熟，因此圓柱電池高速裝配線涉足者較多。

盡管如此，一直到2018年前，國內排名前十的圓柱電芯企業超過60%采購或使用的依然是日韓生產線。

彼時，在鋰電池中段裝配領域，日韓圓柱電池自動裝配線具備180-200ppm的生產效率，而國內設備的效率只能做到100-120ppm。雖然有少數企業在進行200ppm圓柱電芯裝配線的研發，但在生產效率、穩定性、稼動率等指標的表現上并不理想。

伴隨國內新能源行業上升到國家戰略層面，打破國外壟斷、實現自主可控的高速圓柱裝配線成為國內鋰電設備廠商的重要目標。

深圳中基作為中國鋰電核心設備企業從落后于日韓到技術反哺日韓的進化縮影，在十八年間見證了國產圓柱電池全自動裝配線一路狂飆的產業進程。

2009年，深圳中基開發出了國內第一條30ppm的18650圓柱電池全自動生產線；

2014年，深圳中基開發出了60ppm的圓柱生產線，兼容14500、18650、21700等尺寸；

2016年，深圳中基開發出國內第一條真正意義上的高速生產線——120ppm圓柱電池生產線；

2021年，其200ppm高速生產線也成功問世，適用于直徑21-60mm規格的圓柱電芯，良率達到99.5%。

目前，深圳中基正在開發350ppm的圓柱電池全自動生產線，已經完成總體的設計規劃與關鍵工序的驗證。

“中國的圓柱裝配設備被日韓壓制了許多年。國內的裝配設備市場魚龍混雜，部分企業所謂的高速裝配線實則將拼線的生產效率說成是單線效率。中國鋰電企業如果想配備貨真價實的高速線，只能花大價錢購入日韓設備。中基想改變的就是這一局面。”深圳中基常務副總王林如是說。

2022年12月，深圳中基“小圓柱電池智能化高速生產線關鍵技術及應用”項目通過廣東省機械工程學會的科技成果鑒定，被認定為：整體技術居于國際先進水平。“大圓柱電池智能化高速生產線關鍵技術及產業化”同樣被認定為：具有顯著創新性，整體技術居于國際先進水平，其中集流盤/全極耳和底殼/電芯飛行激光穿透焊接技術處于國際領先水平。

“四兩撥千斤”的凸輪傳動技術

據深圳中基技術總工王博士介紹，凸輪傳動技術是深圳中基圓柱裝配線效率持續提升的決定性因素之一，也是其核心競爭力所在。

與傳統的傳輸結構相比，凸輪傳動具備穩定性強、傳動速度快、占用面積小、制造成本低、能耗低等的優點。

2008年起，深圳中基便開始在圓柱電池裝配線中使用凸輪傳動方式，先后開發出間歇式凸輪機構和轉塔式凸輪機構，大幅度降低了設備的體積和能耗水平。

2014年深圳中基成為國內首家在滾槽機上使用自主研發的轉塔式凸輪機構的廠商，實現了生產效率從30PPM到60PPM的翻番。

2016年，深圳中基將凸輪傳動技術應用在中段整線的全部設備中，實現了生產效率向120PPM的躍進；其中滾槽機和封口機中使用改進后的轉塔式凸輪機構，其他設備使用間歇式凸輪機構。

2021年，深圳中基進一步升級轉塔式高速凸輪機構，配合各專機設備自身效率的提升，實現高速圓柱裝配線從120PPM到200PPM的大幅提升。

同年，深圳中基自主研發的圓柱電池200PPM高速裝配線被經深圳市企業創新紀錄辦公室認定為：“將國內圓柱電池組裝線效率從120PPM提高到了200PPM，達到了國際一流水平，解決了圓柱高速組裝線長期被日韓企業卡脖子的現象，實現了國產替代。屬于國內同行首創。”

其圓柱電池200PPM高速裝配線各設備采用獨立電機驅動、凸輪連桿結構、連續轉塔凸輪運行方式，前后工序利用柔性鏈進行自動銜接，整線配套MES系統，可實現從物料到產品的數據全程可追溯，品質可控；通過新工藝、整線布局和物流優化，可節省20%的生產人員。

其中，凸輪機構技術得到大量應用，助力生產效率提高的同時，使產線良率達到99.5%，稼動率達96%。

以殼體成型環節為例，傳統殼體成型方式存在如下問題：常規縮口方式鋼殼表面損傷明顯，尺寸波動大、一致性差；常規的單邊主動力旋轉擠壓送料方式，槽位拉伸變形大，穩定性差。

深圳中基采用獨創的轉塔式殼體滾槽成型技術，通過雙邊主動力旋轉擠壓送料，比常規單邊滾槽方式的變形精度提高20%；可根據客戶實際工藝參數進行設計制作，有效抑制外徑尺寸波動，保證其尺寸穩定；

縮口、滾槽、封口工序圖解

封口工序中，凸輪式高效殼體封口避免了傳統模具封壓式封口技術尺寸波動大的缺陷，同時自帶檢測與清潔功能。

目前，深圳中基小圓柱電池智能化全自動裝配線關鍵技術及整套裝備已經在領先的電池廠商得到了應用，打破了國際上日韓在小圓柱高速裝配線上的壟斷地位。

基于在小圓柱電池裝配線上應用凸輪傳動技術的成熟經驗，深圳中基將凸輪傳動技術運用至大圓柱電池裝配線上，取得了良好的應用效果。

“近幾年，以4680為代表的風口非常多，引得多方爭相入局。但是半路入局的人往往只得其一，不見其二。只有在圓柱自動化裝配領域摸爬滾打過多年的人，才能理解產線升級背后的技術邏輯。”深圳中基常務副總王林表示。

早在2020年特斯拉剛剛提出4680電池的概念時，中基自動化就在進行了大圓柱電池相關裝配技術的儲備，并陸續為幾家頭部客戶定制開發了大圓柱中段裝配試驗線。

2021年深圳中基向多氟多交付的直徑60mm、效率25PPM大圓柱電池裝配線，是國內首條搭載凸輪傳動技術的60系列大圓柱電池裝配線。

2022年，公司為某頭部電池客戶研制的150PPM的46系大圓柱高速裝配線上，也搭載了其自主研發的轉塔式凸輪機構。

技術革新助力大圓柱電池規模量產

2022年以來，大圓柱成為鋰電行業的每個從業者都公認的“頂級風口”。隨著車企、電池企業頻頻釋放相關擴產信號，大圓柱電池的早日量產落地成為大家共同的期盼。

但國內布局4680電池的企業目前多處于B樣階段，良率達到90%的仍鳳毛麟角。在此情況下，開發大圓柱電池高速全自動組裝線成為4680電池產業化應用的關鍵。

比克電池副總裁樊文光曾表示，“完美地焊好幾百幾千電芯不算什么挑戰，難的是成百上千上萬支電芯。幾十億次的焊接，都要保證在一個很小的范圍內波動，才能使電芯一致性和可靠性達到要求。”而這無疑對裝備設備商提出了更高的挑戰。

在2022高工鋰電年會上，王林介紹到，深圳中基的4680大圓柱高速裝配線融合了行業內領先的傳輸技術、大圓柱極耳成型技術、組裝技術、激光焊接技術、檢測與圖像處理技術、數字化技術、環境控制與安全系統技術等多項先進技術，實現了高品質、低能耗，短交期、高效率的整線交付目標。其46系大圓柱電池高速裝配線具備提供100-320PPM自動化裝配的能力。

1.全極耳揉平

大圓柱電池全極耳結構對極耳揉平成型要求較高。針對極耳揉平致密性和平整度不佳、集流體與極耳焊接不良的難題，深圳中基開發了全極耳動/靜態撫平動態仿真模型，結合揉平后的極耳缺陷表征，優化設計了新型精密全極耳揉平結構。

具體來說，通過掃描電子顯微鏡表征分析極耳內部缺陷，并建立揉平參量與缺陷的內在聯系。在此基礎上進行軸向定型設計，從而優化結構及機臺穩定性，提高極耳撫平致密性、端面平整度，進而提高電池的安全性與生產良率。

基于模擬仿真分析和缺陷表征的極耳成型設計優化過程

極耳揉平效果

2.集流盤焊接

相較傳統圓柱電池，4680電池更大的集流盤和極耳尺寸顯著增加了焊點或焊縫數量。傳統出射頭的焊接方式難以滿足行業對高效率焊接的需求。

深圳中基將掃描振鏡飛行焊接技術與轉塔式高效傳動技術有機結合，在國內首次提出集流盤/全極耳和底殼/電芯激光飛行穿透焊接技術，克服了傳統焊接方式良率低、效率低的問題。

集流盤/全極耳飛行激光焊接模塊

集流盤/全極耳飛行激光穿透焊接實際效果

3.高效協同傳輸

為了實現大圓柱電池全自動組裝線的高效率目標，深圳中基創新性地采用凸輪/轉塔和磁懸浮傳輸技術傳輸物料。

凸輪/轉塔傳輸技術大幅度減小傳輸摩擦并提高傳輸效率。電芯、殼體、集流盤等物料通過磁懸浮高速輸送至連續上料工位。

輸送物料過程、電芯傳輸軌跡、運行節拍等信息通過模塊化的電氣控制系統實時傳送，最終實現組裝整線的整體高效傳輸協同控制。

凸輪/轉塔傳動結構

磁懸浮集成系統

此外，深圳中基還開發了基于壓力傳感與柔性工裝的電芯無損入殼技術、功率可調環形光斑激光封口焊接等技術，保障了裸電芯高速高穩定性入殼、蓋板在高速旋轉下的高質量封焊接等。

目前，深圳中基大圓柱高速裝配線實現了對國內多個電池廠商的批量交付。

在以深圳中基為代表的裝備企業的努力下，大圓柱電池高速全自動裝配的技術儲備已經成熟，將有力推動大圓柱電池量產落地。

2月16日，深圳中基全資子公司——武漢智瞳視覺科技有限公司揭牌運營。代表深圳中基正式進入工業機器視覺應用領域。

基于自研的核心框架算法，深圳中基現已經掌握全流程的視覺檢測技術，包括高速2.5D線掃技術，高精度飛拍技術，3D高精度測量技術，瑕疵外觀判斷技術等，結合AI智能圖像處理，寬幅圖像拼接等技術，滿足各類電池裝配產線的全場景視覺檢測與智能處理需求。

疊加強大的中段整線集成能力，深圳中基不斷增強產品矩陣優勢，打通核心業務應用場景，向“國際智能裝備頂級供應商”的目標加速邁進。

編輯：黃飛