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卡住外国的脖子!世界第一的中国锂电池产业到底有多强

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对于电池分类来说,目前讨论的动力电池基本都是在锂电体系下,从智能手机、笔记本电脑等消费电子产品到电动车和风能、太阳能等大型的储能装置,锂离子电池从发明至今已成为人类生活中不可或缺的能量源。

中国锂电池研究几乎和世界同步,随后快速发展。至2014年中国的动力电池、锂电市场份额已经超过了日本跟韩国,处于世界的第一位。在2018年全球电动汽车电池企业市场份额的排名中,宁德时代以37.23%市场占有率稳居第一,第二名是日本松下,第三名是比亚迪,中国有6个锂电池企业位居前十。

在传统燃油车领域,国内行业起步较晚,在燃油车的核心技术上如发动机、底盘、变速箱等与国外差距较大。但新能源汽车的核心是电池、电机、电控组成的“三电系统”,在几乎同时起跑的条件下,如今我国在此领域已经做到了领先水平。中国目前拥有全世界最完善的锂电池产业链,也拥有全世界最大的市场。在锂电池的材料上,国内企业的产能和技术工艺也处于领先地位。

矿产:中国巩固了对重要矿产,锂、石墨、钴和镍矿的控制。中国企业占据全球储能电池原料产量的80%,50%的锂产量和60%的石墨供应。全球钴一半的储量在刚果,而中国拥有刚果超过一半的产量。印尼的镍占全球30%,中国在印尼投资巨大。

处理:中国在矿产提炼能力方面全球领先。锂处理产能占全球60%,镍65%,铬高于80%,而球状石墨则是100%。

组装:全球160个吉瓦级电池组装厂,超过130个在中国,美国只有10个。

回收:中国建立了消费电子产品锂电池回收网络。全球70%的锂离子电池回收在中国和韩国。10年内将有1100万吨锂离子电池退役。

原材料基本国产化,设备国产化,再加上各大企业的技术创新,让中国锂电池走在世界前列。相比而言,美国动力电池缺少产业扶持,欧洲动力电池几乎全部依赖中日韩进口。针对中国锂电池产业的发展,欧洲汽车零部件供应商协会会长Roberto Vavassori甚至发出警告:“限制燃油车带来的欧洲电动车需求急剧增长,等于直接为中国供应商带来更多业务,欧洲不应该直接将主动权交给中国。” 借用亿纬锂能董事长刘金城的话:“锂电池产业上,中国可以卡住外国的脖子”。

更重要的是,在许多工业领域中,因为缺少技术积累与生产经验,国内的制造设备相对落后。比如半导体产业,设备核心技术的缺失经常让中国半导体产业陷入卡脖子的境地。 

然而在锂电池产业设备自主化进程中,中国真正做到了自主自强。并带动国内新能源汽车产业,实现了对于欧美日韩的弯道超越。

锂电设备环节国内的龙头如先导智能、赢合科技等,无论从营收规模、还是产品性能上,都强于韩国PNT、日本CKD、平野等对手。LG、SKI扩产的过程中,日韩设备商的产能瓶颈明显,导致国产设备商的渗透率不断走高。

锂电池组装设备位于锂电池产业链中游环节,厂商通过采购材料将锂电池零部件组装成锂电池,应用于汽车、电子产品等领域。

当然,强大的中国锂电池产业链背后,真空技术也发挥着不可替代的作用。其中,正极合浆、负极合浆、涂布、卷绕、烘烤、注液、化成等工序需要配备真空系统。

在制作电池的过程中,根据制造先后顺序,可以分为前段、中段、后段三个环节。前段就是正负极生产的过程,包含搅拌、涂布、辊压、分切、制片、模切等六道工序,其中最核心的环节是涂布工序,即使用涂布机将搅拌后的浆料均匀涂覆在金属箔片上,并烘干制成正、负极片。在锂离子动力电池生产车间,合浆需要抽真空,消除罐体空气,避免气泡产生影响涂布效果。

中段就是电池制作的过程,包含叠片/卷绕、入壳、焊接、干燥、注液等五道工序。激光焊接完后,为了检测电池的气密性,需要获取真空,通过保压后检测气压压降,来判断是否漏气。

在烘烤工序中,锂电池极片中的水分对电池性能有很大影响,过量水分将会影响其电化学性能。因此需要设置烘箱间,将极片或电芯放置在烘箱的可移动真空腔体中,通过烘烤与抽真空相结合的方式除去水分。真空干燥能够避免在常压干燥时容易出现的产品表面硬化现象,使水分更快速地移出表面,干燥效率高,干燥温度低,利于电池内部集流体与活性物质的粘结。

在极片的冲切、卷绕、叠片,电池的入壳等流程中,也需要使用真空设备完成自动化的搬运和吸附工作。在注液工艺流程中,依靠真空注液系统来完成对电芯注入电解液,整个流程中需要在注液前将注液腔体中的空气抽到储气罐中,在注液后需要进行真空静置、真空抽气封口等步骤。

后段就是检测组装的环节,包含化成、分容检测、Pack成组等三道工序。负压化成时,锂电池在化成过程中会产生大量气体,需要对电池进行抽真空,减少析锂的可能性,这也离不开真空技术。在锂电池制造领域,真空获取主要使用的是单级旋片泵,单级/双罗茨系统,螺杆泵等,多泵配合在生产中形成庞大的真空系统。真空系统及真空泵的好坏对锂电池的寿命和性能产生重要影响。


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