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【原创】十四届高工锂电峰会直击②:产业新周期下的材料与工艺 “跃迁”
锂电峰会 文章来源自:高工锂电网
2021-09-07 11:53:40 阅读:14743
摘要来自动力电池、材料、设备等产业细分领域头部企业领袖云集,共同就产能扩张下的材料创新、材料体系技术迭代与应用、工艺创新与设备配套3大核心议题展开深入讨论。

面向TWh时代,头部动力电池企业产能规模普遍向百GWh体量迈进,这就需要配套材料规模向10万吨级别及以上迈进。

紧跟头部电池企业的扩增需求与节奏,如何保障供应链安全、持续推动技术迭代及工艺创新,已经成为材料企业接下来的核心议题。

此外,电池更高能量密度、更高安全性、更低成本需求下,仅靠材料企业显然不够,需要材料企业与生产制造及设备配套环节协同合作,齐头并进。

9月1-3日,2021第十四届高工锂电产业峰会在深圳前海华侨城JW万豪酒店隆重举行。2日,来自动力电池、材料、设备等产业细分领域头部企业领袖云集,共同就产能扩张下的材料创新、材料体系技术迭代与应用、工艺创新与设备配套3大核心议题展开深入讨论,参会规模近1500人。

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高工产业研究院副院长高小兵的判断是,锂电材料还远没有进入周期性行业,未来会继续处于投资开发阶段,因此在资金投入、研发投入上均需要持续提升和加强。

作出上述判断的依据是,出货量来看,2014年为新能源真正放量的元年,电解液从4万吨到25万吨,隔膜从4亿平米到37亿平米,四大主材2016-2020年复合增速30%-40%,预计2021-2025年行业年复合增速继续保持。年复合增速10年保持30%-40%,是一个黄金行业,且确定性十分大。

价格来看,三元材料价格从20万元/吨,目前17-18万元/吨 ,负极材料和磷酸铁锂从十几万,到低点3万,目前回到5、6万元,电解液也是波动的。动力电池的价格2014年开始一路下调,今年上半年虽然做了些调整但整体没有提升。

行业处于快速发展阶段,原材料大幅波动,但终端电池价格持续下降,说明规模化、技术提升等能够消化原材料的价格波动。

材料创新路径

产能扩产周期下,围绕材料创新路径,国轩高科、天赐材料、诺德股份、苏达汇诚、鼎盛新材、帕瓦新能源、林德、PPG、滨州裕能等企业高层分享了其所在领域的材料创新思路。

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▲国轩高科工研总院材料研究院铁锂材料研发部经理汪伟伟

国轩高科工研总院材料研究院铁锂材料研发部经理汪伟伟在题为“动力电池上游材料布局及技术创新”主题演讲中介绍了国轩高科在原材料领域的精准布局。

目前,国轩高科在上游材料的布局已经涵盖锂、钴、镍、前驱体、三元材料、LFP材料、钛酸锂、正极、负极、铜箔、隔膜、电解液、添加剂等,并逐步建立“材料端-电池端-产品端”的全产业链的垂直布局。 

在产品开发进展上,国轩高科成熟量产的磷酸铁锂电芯能量密度达190Wh/kg,试验电芯已达210Wh/公斤,规划2025年达到260Wh/kg;三元量产电芯能量密度达270 Wh/kg,试验电芯已达300Wh/公斤以上,规划2025年实现360 Wh/kg。

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▲鼎胜新材副总经理边慧娟

鼎胜新材副总经理边慧娟在“电池箔技术指标及市场分析”的主题演讲中介绍,铝箔作为锂电池正极材料集流体,在锂电池的成本占比很低但不可或缺,尤其在储能、新能源汽车、3C等锂电下游应用领域需求持续增长,对铝箔产生强劲需求,并对产品性能提出不同要求。

和传统铝箔相比,锂电池铝箔在版型质量、几何尺寸、表面端面质量、机械性能、表面湿润张力等性能指标非常高,拥有较高的技术门槛。

目前运用于电芯生产的锂电池铝箔厚度在9~20µm。高导电率、高强度、高柔韧性和超薄的集流体是未来集流体的发展趋势。

边慧娟表示,2020年锂电池箔出货量6万吨,同比增长16%;预计2021年电池箔出货量将达12万吨,2023年或将出现供应紧缺。

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▲诺德股份常务副总裁陈郁弼

诺德股份常务副总裁陈郁弼发表“新能源汽车用锂电铜箔的发展与应用“的主题演讲。

陈郁弼表示,新能源汽车市场景气度高,动力电池需求增速明显高于铜箔产能释放增速,预计动力锂电铜箔缺货将从2021年下半年逐渐显现,加上新扩张的铜箔产能产线调试和爬坡时间较长(6个月),预计2022年供不应求局势还将延续,尤其是高端4.5um-6um动力电池箔。

在价格方面,2021年铜原料均价较去年大幅上涨,下半年下降空间较小;加工费方面,目前6um、8um铜箔加工费虽然略有上涨,原因是加工物料上涨,但仍未到历史高点,与2017年相比仍有差距。

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▲苏达汇诚技术总监晁承鹏

苏达汇诚技术总监晁承鹏发表“双碳目标下如何选择铝塑膜工艺路线“的主题演讲。

晁承鹏表示,铝塑膜按内层AL/PP复合方式分为热法和干法,其中国产铝塑膜以干法工艺居多,优势在于设备投资小门槛低,工艺简单容容易掌握,但内层PP胶和CPP大多依赖进口,成本和品质受限于PP胶和CPP。

热法工艺的特点是热贴合、单模头、双模头、共挤出等,热法铝塑膜要求拥有稳定的热封强度和良好的热封状态。

苏达汇诚则采用外层干法复合+内层共挤出复合的工艺,产品线全面对标日本DNP,不需要依附进口PP胶和CPP从而控制成本和品质,以共挤出的高温粘结树脂层来粘合铝箔与PP热封层,产品具有优异的耐电解液腐蚀性。

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 ▲帕瓦新能源研究院常务副院长程磊

帕瓦新能源研究院常务副院长程磊发表“三元正极材料前驱体制备关键技术“的主题演讲。

程磊表示,前躯体在三元正极材料的成本占比超55%,是一个千亿级市场。凭借完整的产业链和丰富的矿产资源,中国已经成为前驱体、正极材料的全球生产基地,2020年全球三元前驱体全球出货量中国占比超80%。

但三元前躯体有较高的技术门槛,在制备领域依然存在机理研究尚未突破、生产设备非标准化、全自动化流程难实现等难题,进而阻碍三元材料产品性能进一步提升与突破。

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▲林德项目经理卫中领博士

林德项目经理卫中领博士发表“碳中和与TWh时代锂电产业气体的安全性与经济性”的主题演讲。

卫中领认为,锂电产业竞争已上升为全球竞争,目前林德在德国、韩国、波兰、瑞典、芬兰、美国等市场均已成熟运营。顺应碳中和目标与TWh时代,林德提供了现场供气外包服务,这也是锂电产业气体供应的发展趋势。

林德VPSA现场制氧技术针对高镍正极,在经济性和能耗、可靠性上更具优势。目前宁德工厂已投产,常州和荆门工厂计划2021年投产,服务于国内外正极材料客户。

在客户结构上,林德气体产品已经在特斯拉、比亚迪、LG化学、三星SDI、亿纬锂能、天赐材料、新宙邦、优美科、厦门钨业、格林美、当升科技、凯金能源、翔丰华等锂电企业批量应用。

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▲庞贝捷PPG移动事业部电芯材料全球营销经理陈雅楠博士

PPG移动事业部电芯材料全球营销经理陈雅楠博士发表“新型粘结剂助力碳中和”主题演讲。

PPG正极粘结剂不含NMP,能够提高锂离子电池生产的操作安全与效率,提高涂布质量和电池性能,降低电极生产过程中碳足迹,目前正在全球进行验证测试。 

对比PVDF-NMP体系,PPG粘结剂碳排放可减少39%,原因有三方面:一是PPG溶剂的使用替代了NMP,二是电极干燥过程的能耗降低,三是使用PPG粘结剂技术取代传统PVDF。 

以NMC811体系为例,含2% PPG粘结剂,每生产1GWh电极可减少约1400吨碳足迹;以LFP体系为例,含4% PPG粘结剂,每生产1GWh电极可减少约4200吨碳足迹。

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▲滨州裕能 技术总监 宋彦磊博士

滨州裕能技术总监宋彦磊博士发表“NMP质量细分与锂电应用趋势”主题演讲。 

宋彦磊表示,锂电行业NMP应用趋势主要涉及五个方面:纯度要求提高、磁性离子及金属离子管控、有害特征污染物及指标控制、回收NMP污染物累计管控、电芯厂商临近自建或者供应商配建回收装置。 

产能规划上,滨州裕能现有NMP合成产能6万吨/年,回收NMP产能8万吨/年;在建5万吨/年合成NMP产能;规划10万吨/年合成NMP产能,配套30万吨/年BDO合成产能。 

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▲天赐材料董事长徐金富

天赐材料董事长徐金富在圆桌对话环节表示,做材料不能只看眼前,电解液材料更需要考虑产业链平衡,动力电池出货量在快速增长,目前因供需紧缺出现了涨价。

但电解液是材料也是化学品,想要进入并不是那么容易的,海外建厂一般需要5年,国内也要超24个月,上一轮涨价进来的有些工厂现在还没挣钱。

材料体系迭代与应用

就材料体系迭代与应用策略,容百科技、锂盾材料、中润化学、方恩电子、蓝科途等企业代表做了精彩分享,从各家企业所在的材料迭代方向洞悉产业走势。

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▲容百科技总裁助理、正极事业部总经理佘圣贤

容百科技总裁助理、正极材料事业部总经理佘圣贤发表“高镍三元引领未来新能源汽车市场”的主题演讲。 

佘圣贤介绍,2021年上半年全球高镍电池装机同比增长276%,国内高镍材料市占率达40.9%,同比增长373.7%;海外高镍正极市场占比提升至38%,海外高镍化趋势愈发明显。 

从终端市场来看,2021上海车展中高镍车型占比超50%,表明高镍电池是各大主机厂高端车型的主要技术路线选择。 

容百科技在2016年完成第一代NCM811的开发和中式,2017年实现大规模量产,2020年实现NCM811出货量超2万吨,居全球第1。进入2021年公司高镍材料月供货量快速上升,9系高镍产品完成产业化评估。 

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▲锂盾材料总经理夏文进

锂盾材料总经理夏文进发表题为“基于Microlayer专利技术的铝塑膜技术路线”主题演讲。

夏文进表示,现阶段谈铝塑膜国产化率,主要是在高端市场如EV、储能、手机/平板等市场的替代渗透,对标的仍旧是日系产品。就目前数据来看,国产铝塑膜依旧任重道远。

区别于日韩技术路线,锂盾材料基于Microlayer专利技术的铝塑膜从材料到设备完全实现国产化,产能预计年底达到1亿平方米。公司今年的目标是,加大在储能、小动力、电子烟、手机/平板领域的市场份额,同时突破EV市场的应用。

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▲中润化学董事长丁龙奇

中润化学董事长丁龙奇发表“锂电溶剂NMP行业现况与发展”的主题演讲。

丁龙奇表示,下游需求旺盛,NMP作为锂电池粘结剂必不可少的溶剂,市场空间广阔。GGII预判2025年全球锂电NMP需求达260万吨。

丁龙奇介绍,主要有五大因素制约NMP行业的发展,分别是长江保护法、NMP列入危废管控、化工企业立项审批难等导致NMP合成扩产周期长、下游需求增速快于NMP产能扩张,以及可降解塑料PBAT和氨纶PTMEG产能猛增,导致上游原料BDO供应紧张。

中润化学目前旗下拥有重庆、广东惠州两大生产基地,一期NMP合成+回收加工产能10万吨/年,积极扩建二期NMP、NVP15万吨产能项目。

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▲方恩电子总经理孙大伟

方恩电子总经理孙大伟发表“高性能压敏胶粘带在动力电池中应用”的主题演讲。

动力电池胶黏带由多种基材、配以各种胶水、底涂剂和隔离剂等不同处理,使之产生不同特性以满足各种不同需求,应用于动力电池的胶黏产品包括热熔胶、溶胀胶带、终止胶带、极耳胶带、保护膜等。

孙大伟表示,动力电池领域的胶黏带产品核心竞争力在于胶层部分能够耐电解液浸润。

以终止胶带为例,方恩电子采用聚丙烯和聚酯薄膜为基材,韧性大,贴服性好;同时胶水使用耐酸碱亚克力压敏胶,耐电解液性能好,可长时间粘贴铝箔或隔膜表面不掉色,不脱落,电解液浸泡后粘性不降低。

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 ▲蓝科途技术总监刘鹏

蓝科途技术总监刘鹏发表“动力电池发展趋势下的隔膜更新迭代”的主题演讲,分享蓝科途在高孔低透超高强度隔膜及涂覆技术方面的探索。

刘鹏表示,电池企业对锂电池隔膜在高机械强度和热性能、高孔低透、微观结构均匀的需求、超薄化、涂覆层功能性等需求的呼声越来越高,倒逼隔膜产品技术升级。

基于此,蓝科途推出了超高强度隔膜,具备强度高、高孔低透等特性,穿刺拉伸强度是目前同类产品的1.5-2倍,可有效降低电芯微短路、自放电比例,并提升电芯的电化学性能以安全性。

此外,蓝科途在线涂覆技术也取得突破,可大幅提升涂覆隔膜的成品率,减少换卷等中间过程,同时降低生产成本。

工艺创新与设备配套

材料的创新与技术应用,离不开生产工艺革新与配套设备的鼎力支持。来自鹏辉能源、镭煜科技、阿帕奇、易孚信息、大蜥蜴、杰普特、新视智科、极智嘉等电池及设备企业做了精彩分享,电池企业以终端用户角度给出了设备需求方向,设备企业在各自领域探索高效生产及创新路径。

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▲镭煜科技工程研发总监龙国斌

镭煜科技工程研发总监龙国斌发表“干燥工艺演变与设备创新”的主题演讲。

水分是锂电池的天敌,会对电池产生不可逆伤害,因此控制水分含量是锂电池生产中的重要工作之一。

龙国斌表示,镭煜科技致力锂电池注液前干燥研发,2014-2015年着重研发接触式干燥技术,2016年以提高产品一致性,降低成本为目标,与头部客户战略开发极卷开卷干燥-Roll To Roll。2019年,镭煜科技开始对外交流开卷干燥技术,同时推出第三代干燥系统,替代注液前干燥,节省锂电池企业整线投资成本。

此外,镭煜科技还开发了极片开卷干燥+补锂技术,进一步提升锂电池干燥效率。

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▲阿帕奇 应用部经理 张婧

IPG应用部经理张婧博士发表“高效+稳定?——IPG光纤激光方案不止1+1=2”的主题演讲。

作为全球高功率光纤激光器和放大器的领导者,IPG的光纤激光器已经在锂电池制造过程中大规模应用。IPG研发量产的YLPN纳秒脉冲系列激光器已经用于极片切割、清洗;YLR及YLS系列连续激光器用于各焊接制程已经非常成熟。

张婧博士表示,目前动力电池企业对激光焊接的效率以及产品良率的要求越来越高,对此IPG研发出YLS-AMB光束模式可调激光器,可有效抑制飞溅产生,提升整体焊接质量及良率,可降低90%的焊接飞溅。

在减少飞溅的同时,为进一步提升检测效率和可靠性,IPG还推出了基于相干干涉成像技术的LDD-700焊接全过程监测系统。

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▲易孚信息 总经理 杜世龙

易孚信息总经理杜世龙发表“数字化制造新模式应对动力电池车规级挑战”的主题演讲。

杜世龙指出,2021年原材料价格上涨下,制造成本的控制成为动力电池企业提升竞争力的关键,数字化制造已经成为产业共识。而MES+自动化无疑是突围的关键。

易孚信息推出了以MOS为核心的快速部署的数字化制造解决方案,革命性的制造模式,将原5M1E生产要素变更为6M1E,全面提升交付效率、降低成本与提升质量。

杜世龙介绍,易孚信息MOS方案富含动力电池行业Konwhow的产品,全方位的涵盖工业软件、网络及工控安全,在为动力电池的高质量和高效率保驾护航的同时,提供3~4个月的快速部署周期。

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▲大蜥蜴总经理李万利

大蜥蜴总经理李万利做题为“循环高速制浆设备的应用及趋势”主题演讲。

李万利表示,循环高速制浆设备解决了传统制浆环节存在的效率低、能耗高、体积大、投入高等核心难题,成为当前制浆新工艺的技术主流。单批次生产时间在1-1.5小时。

大蜥蜴循环高速制浆核心单元在一台机器上实现三个工步:混合—均质—分散,连续运行,可满足不同的工艺要求,系统完全密封,安全高效,降低生产成本。适应粘度最高达2万mpa.s,固含量最高达80%以上。

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▲鹏辉能源营销中心总经理黄赛先

鹏辉能源营销中心总经理黄赛先认为,数字化、智能制造、云计算要整合到一起,当前的扩产不再是简单的扩产,复制一个新的产能已经没有意义,因为行业进步太快了,电池企业要扩的一定是最高性价比的产品。

动力电池制造发展的方向,其实就是各环节数据的整合,如果这些数据是分离的,很难做到性价比高的产品,MES系统的整合是一个比较明确的趋势。

黄赛先进一步表示,动力电池现阶段的竞争其实就是性能、性价比的竞争,鹏辉能源的发展离不开这两点。性能是最重要的,价格第二。目前,鹏辉能源内部讨论更多的是加大自动化水平、智能制造投入,实现设备整合效率的提升。

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▲杰普特总经理刘健

杰普特总经理刘健介绍,杰普特产品线涵盖动力电池制造的所有激光器的品类,包括极片、极耳切脉冲型激光器,用于清洗和焊接的连续激光器、AMB,及其它固体超快激光器。

杰普特在动力电池领域属于新兵,但在3C行业做到了全球第一,公司致力于推进动力电池装备关键部件国产替代。刘健呼吁全产业链支持国产激光器的进口替代。

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▲新视智科总经理廖方诚

新视智科总经理廖方诚介绍,新视智科是中兴控股的子公司,专注于机器视觉和AI技术在智能制造领域的应用和推动,目前已经与头部锂电设备企业合作,除机器视觉解决产线质量控制外,下一步规划给客户提供智能化、数字化技术,提升客户产值与价值。

廖方诚进一步强调,新视智科做国产替代不讲情怀,讲究的是技术实力,相信新视智科的国产替代技术一定会在性能指标上超出国外技术,才有国产替代能力,这也是新视智科一直坚持和坚守的。

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▲极智嘉新能源行业总经理曹晓刚

极智嘉新能源行业总经理曹晓刚介绍,极智嘉2016年成立,已经发展成为全球份额第一的智能物流AMR企业,全球出货量累计超过2万台。

锂电头部电池企业工艺自动化与工艺水准非常高,但物流自动化、无人化相对差些,包括信息系统的建设,这正是极智嘉擅长的领域。极智嘉专注于智能物流的硬件和软件系统,对接工艺设备包括涂布、卷绕、焊接机的上下料等。

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