ジェプテが複数の動力電池大手企業に進出

SNE Researchの予測によると、2023年までに世界の新エネルギー車向け動力電池の需要は406GWhに達すると見込まれ、供給は335GWhと予測され、供給不足は約18％となる見通しだ。2025年までに動力電池の供給不足は約40％まで拡大すると予測され、新たな生産拡大の波が間もなく到来する！

従来の工芸に取って代わり、MOPAレーザーが最適なソリューションとなる

新エネルギー自動車の動力源として、リチウム電池の品質の良し悪しは、航続距離や走行安全性といった核心指標に直接影響する。リチウム電池の製造工程は多岐にわたり複雑であるため、電池材料、セル、PACK封装などの各工程で、キズ、箔露出、気泡、しわ、暗斑、光斑、材料剥離などの様々な欠陥が発生しやすい。これらの欠陥はリチウム電池製品の性能と品質に深刻な影響を与える。したがって、リチウム電池加工プロセスでは、生産設備の精度、制御性、品質に対して高い要求が課せられる。電極切断はリチウムイオン電池生産における重要な工程の一つであり、従来は主に型抜き加工が採用されていた。一方で、金型プレス工程は極板に機械的応力を導入し、バリ、粉塵飛散、露出白斑などの一連の問題を引き起こし、電池の過熱、短絡、爆発などの安全リスクを招く。他方で、従来工法の金型は摩耗しやすく、定期的な研磨や交換が必要で、連続生産に影響を与える。

レーザー加工は生産効率の高さ、工程安定性の良さ、加工パターンの柔軟性、設備の自動化・メンテナンスフリー化が容易といった特徴を持つ。こうした多面的な性能優位性から、レーザー加工技術はリチウム電池生産工程に広く応用され、現在では前工程の極板製造、中工程の溶接、後工程のモジュール・パック封装など多岐にわたる。関連するレーザー加工技術には切断、溶接、洗浄、マーキングなどが含まれる。レーザー加工技術はリチウム電池加工に新たな道を開き、電池の性能と品質向上を加速させているため、下流メーカーからの支持が高まっている。

現在市場には多様なレーザー装置が存在し、リチウム電池の各工程における加工効果は異なるため、特定の工程に最適なレーザー装置ソリューションを選択する必要がある。リチウム電池電極シートの切断を例にとると、正極材料はアルミ箔、負極材料は銅箔であり、加工過程で発生するバリや粉塵は電池の自己放電や安全性能に影響を及ぼす。また加工効率は電池製造コストに影響するため、レーザー装置の選択時には複数の要素を総合的に考慮する必要がある。

各種レーザーによるリチウム電池極板切断の加工効果を比較すると、レーザーのパルス幅が切断品質に最も大きな影響を与える。パルス幅が狭く、繰り返し周波数が高いほど、切断された極板の品質は向上する。狭パルス幅・高繰り返し周波数を特徴とするピコ秒レーザーは、アルミ箔と銅箔の切断に最も適したレーザーである。しかし実際の産業応用では、ピコ秒レーザー技術はまだ成熟しておらず、価格も比較的高いため、大規模生産プロセスへの適用は困難である。355nmおよび532nm固体レーザーはビームモードが不安定なため、切断品質が保証できず、実際の産業応用価値は低い。1064nmのMOPAレーザーは比較的「狭い」パルス幅と高繰り返し周波数を兼ね備え、切断品質と切断速度の両立が可能で、コスト競争力も高いため、リチウム電池電極シート切断の最適解である。

技術革新を加速し、リチウム電池加工におけるバリ問題の解決に取り組む

2011年以来、中国の新エネルギー自動車市場は急速な成長傾向を示し始め、リチウム電池の需要をさらに押し上げている。しかし、国内の高出力レーザー分野における技術的空白により、動力電池のコアプロセス設備向けレーザーは長年にわたり海外ブランドに独占されてきた。

国内商用MOPAパルスファイバーレーザーの先駆者として、ジェプテは2007年にMOPAレーザーの研究開発を正式に開始。長年にわたる研究開発と設計ソリューションの継続的なアップグレードを経て、国内で初めてMOPAパルスファイバーレーザーの量産・販売を実現した。現在、ジェプテのMOPAレーザー販売台数は世界トップクラスであり、海外メーカーによる市場独占を一挙に打破した。リチウム電池極板切断の需要拡大に対応するため、ジェプテはMOPAレーザー分野での豊富な経験に基づき、リチウム電池正極・負極コーティング材料および銅箔・アルミ箔のレーザー加工品質・加工効率について広範な研究を実施。極板切断専用MOPAパルスファイバーレーザー（FCシリーズ、100-500W）を開発した。

MOPAレーザーシリーズ-極板切断専用ファイバーレーザー

本シリーズ製品はパルス幅と周波数を独立制御可能で、高いエネルギー変換効率と高くて安定したビーム品質出力を実現し、加工効率が向上。最大150m/分の生産ライン速度に対応可能。周波数・出力可変時の応答時間が高速（＜10μs）で、加工効果がさらに向上。

MOPA-FC-200Wパルスファイバーレーザーを例にとると、電池極板切断において最も重要なバリ制御の面で再び革新を実現し、正極箔材のバリなし切断を業界で初めて達成。さらに箔材加工表面に熱影響域をほぼ発生させないことで、リチウム電池極板の切断加工品質を大幅に向上させると同時に、極板切断効率を飛躍的に高め、顧客に実質的な利益をもたらしています。

極板セラミック層切断サンプル

アプリケーション市場から見ると、ここ数年、国内のファイバーレーザーメーカーは急速に発展し、技術と製品の両面で海外メーカーに挑み、国産代替の波は低出力から高出力市場へと広がっている。リチウム電池加工分野では、さらなるコスト削減と生産能力の急速な拡大ニーズに応えるため、国産レーザー製品がますます注目されている。ジェプテを代表とする国内メーカーは、下流顧客の多様なニーズを満たすため、国産MOPAレーザー製品の技術革新を加速させている。

主要メーカーに参入し、国産化代替プロセスを加速する

他のアプリケーションと比較して、リチウム電池加工は自動化レベルが高く、レーザー装置や設備の安定性および自動化水準に対する要求がより厳格である。これが国内メーカーがこれまで参入できなかった主な理由でもある。国内レーザー産業チェーンの全体的な水準が絶えず向上するにつれ、リチウム電池加工は国内レーザー企業が争奪する重要な市場となりつつある。

レーザー加工設備分野では、ハイムスターの高速レーザー切断機の2017年～2019年の売上高はそれぞれ5280.01万元、6403.99万元、15940.61万元と急成長傾向を示し、2019年にはテスラのサプライチェーンへの参入に成功した。一方、国内レーザー装置のトップメーカーである大族激光（Dahua Laser）の動力電池事業売上高も2017年から2019年にかけて一定の伸びを示し、それぞれ5億4700万元、6億4100万元、11億900万元となった。さらに2020年以降、寧徳時代（CATL）及びその子会社からの受注累計額は11億9400万元に達している。生産能力をさらに拡大するため、大族激光は今年15億元を投資し、四川省宜賓市に大族激光新エネルギースマート装備生産基地プロジェクトを建設している。

ジェプテは「レーザー光源+」という産業ポジショニングを堅持し、上流のレーザー光源技術分野で絶えず深耕を続け、主流のレーザー装置メーカーへの供給を通じて、すでに複数の動力電池トップ企業のサプライチェーンに参入し、動力電池製造量産ラインでの長期間にわたる安定した応用を実現している。今回発表した極板切断専用MOPAパルスファイバーレーザー製品は、国内動力電池トップメーカーである寧徳時代（CATL）で実証試験を実施。加工効果は輸入レーザーを上回り、国外同類製品の代替が可能であることが確認された。

さらに、ジェプテの製品ラインはパルスファイバーレーザー、連続ファイバーレーザー、固体レーザー、超高速レーザーを網羅し、動力電池製造に必要な全シリーズのレーザー製品を揃えています。これによりエンドユーザーに包括的なソリューションを提供し、中核となる光源技術分野から国産化代替を加速させます！

まとめ

伝統的な自動車メーカーが相次いで参入する中、主要な動力電池メーカーは次々と「生産能力競争」を開始し、市場シェアを奪い合っており、レーザー応用需要の大幅な増加が見込まれる。ジェプテを代表とする国内レーザーメーカーは、国産化代替の潮流の中で新たな黄金期を迎えることを期待している！