全球道路上行驶的电动汽车已超过6000万辆,这一数字在数年前曾被视为不可想象。这标志着电动汽车制造商已从单纯验证技术可行性,转向必须证明大规模制造能力——即在提升质量、安全性和利润的同时实现快速扩产。对于电动汽车及电动出行的电池而言,这一趋势同样显著。随着技术不断演进,通往市场的道路如今必须经过制造环节的考验。能够优化生产流程、实现高效自动化并以低成本产出高质量产品的供应商,将成为未来的赢家。
面对看似 daunting 的制造挑战,行业已找到提升质量与产能的策略,其中材料选择尤为关键,特别是压敏胶带(PSA)的应用。PSA胶带是一种成熟且多样化的技术,广泛应用于汽车及交通运输领域。根据配置不同,胶带可包含一层或两层压敏胶,在轻压即可粘合基材;其面材提供尺寸稳定性,离型纸则在应用前保护胶层。这种多功能胶带不仅能轻松适应狭小空间并限制电池包整体质量,还能提供清洁、可重复的应用体验,且通常与自动化生产流程高度兼容。
从制造视角看,PSA胶带是液体胶粘剂和机械紧固件的增强替代方案。液体胶粘剂需要固化时间且涂布存在波动,而机械紧固件则增加了零件数量和重量。PSA胶带不仅能实现简单粘合,还可定制提供超越基础功能的特性:例如,使用电绝缘薄膜面材可增强系统的介电保护策略;与云母等阻燃材料复合的胶带可提升热保护性能;层压厚泡沫面材的胶带则能为精密部件提供减震保护。
PSA胶带作为面向制造的设计(DFM)解决方案,其核心价值在于不仅能满足最终使用需求,更能针对制造过程中的具体挑战进行定制。电池制造在多个层面高度复杂,电芯、模组和电池包的生产涉及不同基材、严苛公差、层叠组装以及电气和热管理要求。传统粘合与组装方法常导致浪费的生产步骤和脆弱电池组件的损坏,而PSA胶带正是解决这些痛点的利器。
首先,PSA胶带能显著减少工艺步骤、生产线成本及复杂性。传统粘合与紧固方法往往耗时耗力,而胶带无需固化时间,一旦贴合即可立即进入下一道工序。这不仅节省了时间,还消除了对固化炉等设备的投资需求,有助于控制资本支出(CAPEX)。以Avery Dennison推出的下一代Volt Tough™ Stretch为例,这是一种专为贴合平板金属坯料设计的介电绝缘胶带。坯料可被切割冲压成电池组件所需的任何形状,而胶带特有的“可拉伸性”能防止介电屏障在加工过程中撕裂或开裂。相比粉末涂层等传统介电策略,这种胶带更易于在线、手动或机器人应用,从而简化流程并降低成本。
其次,PSA胶带有力支持自动化与机器人应用。通过定制胶带结构以适应特定的自动化方法,电动出行制造商可以设计高效的生产流程。PSA胶带支持多种自动化策略,包括模切件的拾取放置、单步离型纸去除与贴合,以及大型部件(如冷却板)的宽幅层压。由于胶带在接触基材时立即发生粘合,组件在工位间转移时不易移位,这对于层叠电池组装尤为重要,可避免因错位导致的电气间隙问题、热界面不均及下游组装失败。此外,基于PET等薄膜的载体在机器人操作中具有优异的抗拉伸性,提高了高速应用时的定位精度;而对于需要贴合边缘或不平整表面的组装,无纺布或泡沫载体则能平衡柔韧性与自动化兼容性。
再者,PSA胶带有助于控制废品率并提升质量。许多电池材料脆弱且难以处理,在高速组装中极易受损。PSA胶带可通过定制设计,限制这些材料对废品率的贡献。常见的挑战发生在离型纸去除环节,云母或陶瓷纸等材料若承受过大应力,易发生撕裂、分层或断裂。通过将可控释放离型纸与平衡的胶系结合,可大幅降低自动化或半自动化去除过程中的机械应力,减少进入下游工序的损坏部件。制造商还可通过调整离型力配方或进行区域涂胶来精细控制。此外,胶带还可设计为与视觉系统兼容,通过印刷离型纸或着色胶系,让自动化设备在组装前验证零件的存在与位置,早期发现缺陷并剔除不合格品,从而在增加价值前减少总废品成本。
在规模化生产中,这些微小的改进会产生复利效应。通过减少搬运损伤、错位和后期缺陷,专为电池制造优化的PSA胶带有助于提高整体良率并降低制造成本。为生产线工程化PSA胶带DFM解决方案,首要步骤是寻找具备专业知识和能力的合作伙伴。在选择胶带制造商时,应考量其是否具备电池行业经验、研发定制能力、开发定制化方案的意愿、供应链网络资源以及持续支持能力。理想情况下,这种合作关系应在产品设计阶段早期建立,以便制造商能最大程度地开发适配生产工艺的解决方案。
作为行业参与者,中国电池企业正面临从“制造”向“智造”转型的关键期。海外经验表明,引入PSA胶带等先进材料不仅是工艺替代,更是生产逻辑的重构。通过早期介入设计环节,利用胶带技术解决自动化痛点,中国企业可在提升良率的同时,有效降低对昂贵固化设备和复杂机械结构的依赖,从而在激烈的全球竞争中构建起更具成本效益和灵活性的制造优势。