挑戰鋰電極限制造,生產過程當中的工業環境控制已是行業繞不開的話題。
在鋰電池大規模生產背景下,對公輔設備能耗、濕度控制的要求更高,產線環境控制需求更甚以往。
從電芯生產的不同環節來看,電芯前段的電極制作、攪拌涂布相對濕度要求在2%到20%;中段電芯合成、卷繞注液露點溫度要求-20℃到-50℃;后段的包裝檢測、化成分裝相對濕度要求30%。
從綠色環保層面,產線制造過程中環境溫濕度控制帶來的能耗占據重要成本,尤其是在中后段電芯的制造過程,電池材料暴露于空氣當中,解決鋰電產線濕度環境控制的穩定和能耗問題,不僅幫助提升電芯制造的性能和品質,也幫助電芯生產更加節能環保。
近期,在高工鋰電舉辦的“鋰電池極限制造生產環境‘新挑戰’”直播活動中,歐科工業空調工業除濕技術總監孫鵬發表了主題為“新能源電池濕度環境100%調試成功”的主題演講。
孫鵬博士表示,對于新能源生產而言,車間的環境濕度控制十分關鍵,直接影響電芯制造的良品率。鋰電生產相比于常規工業制造最大區別在于其整個制造工藝,從前段到中段、后段,都有嚴格的濕度控制。隨著電芯續航要求不斷提升帶來的工藝升級,也要求更嚴苛的濕度控制。
為適應碳中和轉型要求以及歐盟電池法案的要求,歐科工業空調深度研發多種節能技術,其中歐科工業空調DP5低溫直膨深冷除濕技術在極片清洗上節能率達60%,在電極上節能率達45%,在注液環節節能率達38.9%;通過EK工業空調HP120高溫熱泵再生風技術,相比于電加熱,可節約68%碳排放,相比于燃氣可節約38%的運行成本。
作為工業環境控制除濕領域專家,歐科工業空調已在溫控除濕領域積累了一系列核心工藝,并形成一系列的產品矩陣。
在鋰電產能加速釋放的當下,不僅國內市場,海外市場的設備交付速度以及調試匹配直接影響電芯投產進度。在實際應用當中,對于鋰電環境的溫濕度控制,亦存在設計應用、現場施工等問題,使得調試不成功成為設備交付的痛點和難點。
歐科工業空調于2023年高工鋰電年會期間發布《全壽命高效集成式轉輪除濕站》。通過LCC全壽命周期成本、產品全集成、嵌入產線、整機出廠、標準集裝箱運輸、云端控制、全球化等一系列理念設計,該產品在發揮系統集成、節能降耗等優勢外,解決了行業綠色低碳以及規模制造下的工控環境需求,賦能鋰電產業高質量發展。
工藝參數表現上,歐科工業空調全壽命集成式轉輪除濕站內置了ADR-DRY一體化高效轉輪除濕機,可滿足2%到-50℃的濕度要求,全新風況下送風露點可低于-60℃露點。
基于模塊化設計理念的“全壽命高效集成式轉輪除濕站”可根據工程需要靈活組合、快速切換,機組箱體性能在行業內率先通過了美國AHRI標準認證,搭載EK–AloT智慧云系統,可為客戶提供設備遠程監控、故障診斷、維保計劃、能耗分析等云端服務。
依靠專業化的運維和技術團隊,歐科工業空調已經搭建起了全流程的交付體系,從現場勘察、設備施工、設備調試、培訓、移交管理等閉環流程搭建起了客戶服務方案,確保環境工控設備一次性100%調試成功。
在圓桌對話環節,高工鋰電與歐科工業空調就“極限制造下鋰電全工序生產環境挑戰”、“電芯PPB級品質苛求的除濕提升”、“一站式除濕方案如何‘煉就’”、“鋰電公輔設備‘新征途’”等議題進行了深度交流與探討。以下是訪談實錄:
高工鋰電:頭部電池企業對品質、效率、成本提出極限要求,在在這種背景下,鋰電生產環境有著怎么樣的重要性?
王健:在新能源電芯及材料生產過程中,工業生產中濕度環境不匹配,會直接影響電芯的產能和成品率。為達到相應的環境要求,企業不得不付出昂貴的能耗成本。加上歐盟《新電池法》的頒布,對鋰電生產既要綠色達標,也要節能環保。種種因素下,鋰電生產環境的控制要求已經提升到了一個新高度。
高工鋰電:在智能制造的大背景下,電芯大規模生產下不同制造環節對生產環境的要求是怎樣的?
孫鵬:電芯生產進入TWh時代,產能大規模擴張增加了環境控制的設備數量。從具體技術要求來看,濕度控制要求越來越高、送風量越來越大,節能降耗也成為行業訴求。
王健:根據電芯廠的生產,柔性生產也要求轉輪除濕機具備調整濕度目標的能力。
高工鋰電:從投建到投產,電芯產能釋放的周期越來越短,在后期的交付、運維方面帶來哪些新的挑戰?
蔡曉輝:TWh時代,產能和規模發生了量級變化,這種量級變化也給設備帶來變革。在設計層面,需要尋求更先進的工藝調整,更加深度的技術改進以及更全面的技術指標考慮。大規模制造帶來更大的廠房面積,更復雜的施工環境和施工流程,這也意味著安全保障、作業規范性更甚以往。
高工鋰電:歐科工業空調在業內率先推出了除濕領域一站式解決方案和全流程交付產品理念,背后基于怎樣的考量?
王健:過去,鋰電廠商為滿足除濕要求往往由多家廠商提供設備。這種多供應商交織的特點,在效率、協調層面表現欠佳,甚至存在不同供應商責任推諉的情況,進而在終端的設備交付上給下游廠商帶來財力、精力的損耗。
為應對這種問題,相應的環境控制設備設計需要從系統化、工程化、產品化的角度思考。歐科工業空調基于設備的一體化設計,結合現場勘察的問題和需求,將冷源、熱源、除濕系統、溫控系統、運維平臺進行了集成,在業內推出了首個一體化復合型轉輪除濕機。
蔡曉輝:在全流程交付上,歐科工業空調總共包含了7步法。在參與每個設備的交付服務當中,歐科工業空調都是秉持以設備順利調試成功為目標,以確保現場溫濕度控制精準、高效。
以7步法中的設計為例,歐科工業空調會與甲方工藝部門、設計院進行深入全面的溝通,對設備擺放位置、風口走向、布線、送風量摸底,從而掌握客戶真實的需求。
王健:值得一提的是,在7步法中,歐科工業空調還包括了關鍵的預調試環節。在除濕機設備安裝后,客戶并不一定具備通氣、通水、通電條件。歐科工業空調會在現場進行預調試,通過傳感器和處理平臺對設備進行全方位的問題篩查,以避免后續設備氣、水、電流通后出現各種問題。
高工鋰電:技術是設備與產品的底層邏輯,在一站式全流程除濕調試方案背后,歐科工業空調有哪些技術支撐,又達成了怎樣的效果?
孫鵬:TWh時代,對轉輪除濕機主要有兩點要求,一個是可靠性,另一個是節能性。就可靠性而言,歐科工業空調箱體采用了泰坦系列的專利箱體,也是全行業唯一通過AHRI認證的箱體,該箱體在設備運行中的漏風率、傳輸系數等性能具備明顯優勢。在核心部件的選擇上,歐科工業空調的轉輪、風機、控制元器件都來自全球品質品牌供應鏈,從而保證整體設備質量與性能。
在節能性上,歐科工業空調集成了DP5低溫直膨深冷除濕技術、HP120高溫熱泵再生風技術,和傳統產品相比,整體節能率超過30%,減碳效果超30%。
王健:通過引入DP5、HP120等技術,并高效集成冷源、熱源,在極片清洗環節,歐科工業空調在溫控除濕的高效表現可以完全替代單轉輪的使用。基于除濕機一體化技術、工藝的能力,歐科工業空調可做到一家設備生產,工控問題全解決。
高工鋰電:在產線交付過程中實現100%除濕機調試成功,除了提到的技術等問題,歐科工業空調還有哪些亮點?
王健:從歐科工業空調工業環境控制事業部成立的初衷來看,就是為了工業環境控制更加標準、可控,遵循這一思路,在新能源動力電池領域,歐科工業空調的突出特點就是抓住了客戶的真實需求,解決客戶面臨的真實痛難點。
孫鵬:歐科工業空調在轉輪除濕機的技術改進上,一直與實際工藝進行深層次的融合。歐科工業空調一直都密切關注電池制造的技術和環境變化,從而為電池廠商節能降耗,提升良品率,最終幫助客戶更快、更好地占領市場。
高工鋰電:在鋰電生產環境當中,濕度環境的調試是關鍵,但也并非設備交付的終點,在運維層面歐科工業空調有什么值得分享的?
王健:在電芯廠中,公輔設備的供應商往往多家并存。目前,為電芯企業提供整套公輔設備運維體系的企業尚不存在。基于公輔設備協調性的問題,歐科工業空調推出了EK-AIoT公輔設備運維平臺,給電池企業在公輔設備管理上提供一站式管理手段。
高工鋰電:不論是動力電池還是儲能,越來越多的鋰電企業出海加快,在海外設備交付中出現的問題,歐科工業空調有何應對策略?
王健:出海帶來的種種問題更像一個放大鏡,是國內設備交付問題的體現。面對出海新形勢,歐科工業空調推出了全壽命高效集成式轉輪除濕站,該產品直接連接了冷源、熱源、轉輪,并打造成集裝箱的形式,可通過海運、陸運快速交付。該除濕站經過前期工廠的充分調試,可匹配各種工況條件,可將海外項目投建周期壓縮到極致。
孫鵬:海外產品的交付,歐科工業空調同樣運用了產品和工程化的思維,對除濕機進行集成。其通過標準化的集成,將零部件備用轉換為整機備用的模式,在設備運行出現問題后可直接進行整機切換。歐科工業空調有自己的云平臺,在設備出海前,可對潛在故障進行預判和分析,從而規避設備運行問題對產線生產造成的影響。
蔡曉輝:集成式除濕機的設計大大簡化了交付過程,也帶來了零部件模塊化、標準化。從電芯生產來看,設備環節的標準化、模塊化,可以給電芯廠商消除了很多不可控因素。
高工鋰電:能耗占比也是電芯生產的重要成本,在節能降碳方面,歐科工業空調帶來哪些改進與提升?
王健:首先,在一體化復合式設備中,歐科工業空調通過多種節能技術的集成,對使用電費可達40%-60%的降低。在高溫熱泵方面,歐科工業空調可以降低38%-68%的碳排放量。
高工鋰電:46系大圓柱、固態/半固態電池、鈉離子電池等新技術產業化日近,對于整個電池生產環境的控制提出什么新的要求?
孫鵬:隨著一系列新技術的產生,最直接的變化就是工藝濕度要求越來越嚴格,也反映出電池工藝的升級,例如水性材料、固態電解質的使用,對電池濕度要求顯著提升。從大規模生產、自動化、智能化生產的角度來看,鋰電廠房面積更大,單機設備性能要求更高,帶來了大風量和更低露點的技術發展趨勢。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:100%調試成功 鋰電極限制造生產環境“答卷”
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