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盛况之下,锂电池面临的危机与挑战

更新时间:2023-06-27浏览:432次

 

 

  不久前,“第十五届深圳国际电池技术交流会/展览会(CIBF2023)”在深圳国际会展中心圆满举行,作为深受国际关注的电池行业盛会,CIBF2023共吸引国内外观众总人数近18万人次,总参观人数超36万,两项数据均创历史新高。其中动力电池、锂电池的相关展位更是受到重点关注,可见中国动力锂电池的发展潜力巨大。
 
    盛况之下,危机四伏  
 
  野村证券在近期发布的研报中预计,未来五年内,全球电动汽车电池需求将以每年18%的速度增长,2028年达到1647GWh,2030年达到2107GWh。
 
  中国在全球锂电池行业内属于断层领先,仅宁德时代和比亚迪两家就占比超过一半。
 
  然而6月以来,万亿宁德时代不乏烦心事。先是6月5日,受不再向特斯拉北美市场供货的传闻影响,市场虚惊一场。7日早间,又收摩根士丹利做空报告。
 
  同时,欧美日韩相继入场,LG,松下等老牌电池企业将会采取更加激进的扩张政策,对国内电池企业将带来不小的冲击。
 
  日前,由美国能源部、国防部、商务部、国务院四部门联合组建的联邦先进电池联盟(FCAB)发布了2021-2030年美国锂电池国家蓝图,旨在引导对美国锂电池制造价值链的投资,创造就业机会,建立清洁能源经济以及减缓气候变化。锂电池蓝图涵盖了从原材料生产、冶炼加工、电池制造、包装制造、下游应用(电动车,储能,军工,航空)到资源回收的完整锂电池供应链。
 
 
  韩国在2021 年确定了“电池技术是将韩国经济转变为领先经济的核心驱动力”,并在2022 年明确了“到2030 年,韩国将占据全球40%的电池市场份额,成为全球第一电池大国”的目标。韩国政府通过“2030二次电池产业(K-电池)发展战略”、“充电电池产业革新战略”等战略措施,加大了对电池产业的投资,构建韩国本土电池生态系统并推动电池供应链的本土化,推动本土电池市场内需增长;
 
  此外,韩国电池企业加大与美国汽车公司合作力度,纷纷在美国建厂扩大产能,同时加速材料自产,积极开展低成本等电池技术开发,提高韩国企业在全球市场的占有率。
 
  该机构认为,动力电池产能过剩引发的价格战几乎无可避免。
 
    破局  
 
  随着市场的变化,以及在碳达峰、碳中和的目标下,对于动力电池、燃料电池提出了更高的要求。技术带动产品性能升级,成为锂电池行业破局的关键。
 
  2023年4月2日,中国科学院院士孙世刚在动力电池论坛上发表主旨演讲。
 
  “我国的新能源汽车保有量超过1300万辆,占全世界总量的一半以上,在碳达峰碳中和的目标下,这个发展速度还会更快。”中国科学院院士孙世刚表示,新能源汽车产业需求对动力电池和燃料电池提出了越来越高的要求,“这一领域我们正面临国际竞争,未来需在能量密度、功率密度、安全性、使用寿命、极端环境适用性和降低成本等方面加力,进一步加强基础研究,从源头上实现科技自立自强。”

中国科学院院士 孙世刚

 
  锂离子电池的制造工艺需使用各类流体,在进入产线前选择优异的过滤工艺对其进行净化分离,无疑将对产品品质提升与成本削减做出巨大贡献。

 

 
    过滤如何赋能锂电池行业  
 
  长久以来,锂电池生产工艺中难点主要在正负极浆料过滤,一直存在三大痛点:过滤效率低,过滤残留浪费多,以及滤芯寿命短,最终导致生产成本高。

浆料过滤示意图

 
  过滤效率低,过滤残留浪费多,以及滤芯寿命短,最终导致生产成本高。
 
  锂离子电池浆料是由活性物质(正负极材料)、黏合剂、导电剂等物质,通过搅拌的方式均匀分散于溶剂中制备而成的。为了实现更加优异的电化学性能,对电极浆料的颗粒要求更高,需要通过过滤装置将浆料搅拌机内的电极浆料进行过滤,然后输送至周转罐中。现有技术中,对电极浆料的过滤装置结构复杂,成本高,一旦过滤装置发生故障,将会延误生产,而且移动不方便。
 
  浆料过滤不同于常规料液过滤,它的本质是一个筛选的过程,不仅要求过滤掉大直径的固体杂质 ,同时要求保留符合要求的小直径颗粒。在实际过滤过程中,由于大直径颗粒堵住滤材膜孔,符合要求的小颗粒也无法通过过滤器,从而造成了浆料的浪费,也导致了滤芯使用寿命偏短。
 
  浆料过滤工艺的核心是梯度过滤,即采用由内到外膜孔梯度减小的结构,使得“孔尽其用”,过滤器纳污量得以增加,延长产品使用寿命。

梯度结构示意图

 
  针对浆料过滤工艺的难点, 大立研发IMRFE一体式过滤器,为浆料在投用前的性能提供保证。

IMRFE一体式过滤器

 
  IMRFE内置7支卷绕内芯,能适应高速涂布产线。同时内置滤芯采用超细纤维,使得滤材在保持精度不变的情况下,拥有更高的纳污空间,同时也减少了颗粒聚团的现象。
 
  IMRFE还拥有由外到内渐变的孔径结构,阶梯缓冲结构过滤的方式对浆料颗粒实现深度过滤,减少浆料的浪费,延长滤芯的使用寿命,降低生产成本。

超细纤维提供更大纳污量

 
  此外,我们还有可替换的DL829囊式滤芯和SGR无壳卷绕滤芯,和IMRFE一体式过滤器一样采用超细纤维制成的梯度结构滤膜,通过锂电池产线实地验证,有效解决了浆料过滤的痛点。

SGR无壳卷绕滤芯

DL829囊式滤芯

 
  应对锂电池生产工艺中电解液以过滤工艺,此次大立同时展出了适配化学品高效过滤工艺的BTH/BDH 系列滤芯,适配电子级低析出过滤工艺的SGE 系列滤芯,以及适配高粘度高固含量过滤工艺的SGH 系列滤芯,实现电解液的高效过滤。

 

 

 

 

 

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