尚水智能劉建：鈉電從材料到電池極片的智能裝備創(chuàng)新
起點(diǎn)鋰電
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鈉儲一日同風(fēng)起扶搖直上九萬里，2024年4月9日-10日，由起點(diǎn)鈉電、起點(diǎn)儲能、PECA光儲充聯(lián)盟主辦，金鈉科技總冠名的2024（第四屆）起點(diǎn)鈉電論壇暨魯班獎頒獎典禮-2024中國國際鈉電&光儲充大會暨展覽會在深圳福田國際會展中心7號館隆重舉辦。
在9日下午舉辦的專場論壇二：鈉電池及儲能智能制造專場上，
尚水智能 產(chǎn)品經(jīng)理 劉建
發(fā)表
《鈉電從材料到電池極片的智能裝備創(chuàng)新》
的演講。起點(diǎn)鈉電在不改變作者原意的前提下做出了大致整理：
圖：尚水智能 產(chǎn)品經(jīng)理 劉建
劉建在演講中表達(dá)了鈉離子電池的發(fā)展趨勢：由于政策的導(dǎo)向，2022年到2023年，鈉離子電池處于快速發(fā)展期，2024年之前生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模多數(shù)是在試驗(yàn)性和千噸級規(guī)模，預(yù)計2025年底千噸企企業(yè)超過10家，萬噸級企業(yè)產(chǎn)線即將落地。
以前鈉電主要是延續(xù)鋰電行業(yè)思路，并沒有找到非常合適的賽道，因此沒有非常好的發(fā)展。現(xiàn)在的鈉電應(yīng)該更加聚焦于差異化的賽道，來替代鉛酸電池，并與鋰電池形成互補(bǔ)的市場。鈉電是有非常廣闊的應(yīng)用場景，由于它的低溫特性好、倍率性高、安全性、成本低廉，它有非常多的應(yīng)用前景。比如大型儲能和二輪車領(lǐng)域，尤其是能源豐富的西北地區(qū)對大型儲能模塊有非常大的需求。
那么，鈉電行業(yè)核心訴求是什么呢？劉建表達(dá)了看法：降本增效。
劉建接著表示：“尚水智能作為一家設(shè)備企業(yè)，非常擅長在工業(yè)創(chuàng)新和設(shè)備創(chuàng)新方面達(dá)到降本增效的目的。帶著這個問題來考慮如何做好鈉電的材料。尚水，在鋰電行業(yè)有非常深的技術(shù)積累，在鈉電正負(fù)極材料方面已經(jīng)進(jìn)行了產(chǎn)品布局，鈉電跟鋰電行業(yè)非常接近。比如層狀氧化物的產(chǎn)線，是跟高鎳三元的產(chǎn)線非常接近，尚水可以提供混合機(jī)、包覆機(jī)和粉碎機(jī)等，這樣的設(shè)備可以在鈉電行業(yè)應(yīng)用。聚陰離子產(chǎn)線，是跟磷酸鐵鋰產(chǎn)線比較接近，尚水可以提供砂磨機(jī)、風(fēng)干燥機(jī)等設(shè)備。尚水在鈉電行業(yè)可以提供規(guī)劃設(shè)計等的全面解決方案?！?
尚水智能擁有電池制造的核心裝備，包括粉碎研磨、干燥、混合、包覆、存儲配料輸送。粉碎研磨有氣流粉碎機(jī)、干式球磨機(jī)等。干燥有噴霧干燥及、單椎干燥機(jī)等。
尚水智能擁有研磨粉碎解決方案，其中，干式球磨系統(tǒng)，主要應(yīng)用于氫氧化鋰等粉碎場景，氧化鋰的粉碎場景主要是用氣流磨進(jìn)行粉碎，我們之所以用干式粉碎機(jī)，因?yàn)闅饬髂サ哪芎母?，而干式球磨系統(tǒng)有非常高的能耗優(yōu)勢。相比氣流粉碎機(jī)，干式球磨機(jī)可以覆蓋非常多氣流粉碎機(jī)的工作范圍。干式球磨機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)下，通過大量仿真對比，可以對攪拌結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高研磨效果。
此外，用干式球磨機(jī)對玻璃粉和氫氧化鋰等不同的物料進(jìn)行研磨都有比較好的粒徑分布和研磨效果。對于粒徑要求比較高的場合，可以在干式球磨機(jī)上增加分級機(jī)，分級機(jī)可以通過把細(xì)粉篩選出來，把粗粉進(jìn)行多次粉碎。我們還把干式球磨機(jī)和氣流粉碎機(jī)進(jìn)行產(chǎn)能對比，在同樣產(chǎn)能下，干式球磨機(jī)的單位能耗是每噸可以節(jié)省800度電，每條線面積上可以節(jié)省40平方米，每條線的成本可以省200萬。
因此，干式球磨機(jī)是具有成本低、能耗低、連續(xù)出料、穩(wěn)定運(yùn)行和無污染的特點(diǎn)，對于鈉電行業(yè)，對成本非常敏感，干式球磨機(jī)是非常好的選擇。
對分式的氣流粉碎機(jī)，特點(diǎn)是更緊湊的布置、更低的能耗和更好的粒徑控制。氣流粉碎機(jī)的粉碎原理是，壓縮空氣通過拉瓦爾噴嘴被加速，顆粒被氣體帶著加速到超音速，顆粒與顆粒之間進(jìn)行碰撞，粉碎。氣流磨的分級原理，通過調(diào)節(jié)分級輪轉(zhuǎn)速打破葉片附近的顆粒離心力與氣流的曳力的平衡，實(shí)現(xiàn)粒徑的控制。
尚水最新流化床氣流粉碎機(jī)閉式循環(huán)系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)氣流磨系統(tǒng)，我們對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。通過對冷干機(jī)和吸干機(jī)的優(yōu)化，減少了壓縮空氣的損耗，進(jìn)一步降低了能耗，與傳統(tǒng)氣流磨對比，我們裝機(jī)功率減少96.5KW，每年電費(fèi)節(jié)省41.7W元，集成化更高，露點(diǎn)控制穩(wěn)定，粒度控制更好。
材料干燥整體解決方案，尚水智能的噴霧干燥系統(tǒng)，具有更節(jié)能、更緊湊、產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定的特點(diǎn)。傳統(tǒng)噴霧干燥設(shè)備具有成本高，霧化器壽命短，能耗高，漿料粘壁，顆粒形貌差等特點(diǎn)。基于理論設(shè)計與仿真分析，持續(xù)優(yōu)化噴霧干燥機(jī)結(jié)構(gòu)，達(dá)到更優(yōu)的產(chǎn)品結(jié)果，仿真圖標(biāo)要隱藏。
噴霧干燥系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)后的產(chǎn)品顆粒呈規(guī)則球形，粒徑均勻分布，我們的噴霧干燥機(jī)聚焦于鈉電行業(yè)對成本的敏感性，設(shè)計高能量利用率的余熱回收裝置，以萬噸產(chǎn)線為例，每年可以節(jié)省100-200萬元的能耗成本；自主研發(fā)的超高轉(zhuǎn)速霧化，可以實(shí)現(xiàn)客戶所需的粒徑。
再介紹一下混合包覆解決方案，從能量轉(zhuǎn)化角度解釋包覆原理就是葉片在不同粒子間產(chǎn)生速度差，有效打開粉體團(tuán)聚，達(dá)到分散、包覆效果。雙傳動包覆機(jī)通過高低速槳形成對流，提高包覆效率，相比傳統(tǒng)包覆機(jī)節(jié)能1/3-1/2。
尚水智能全自動拆包機(jī)，分為風(fēng)淋區(qū)，卸料區(qū)和回收區(qū)，相較傳統(tǒng)拆包設(shè)備，回本周期1-1.5年，后每年節(jié)省約30W。
如何做好鈉電極片呢？鈉電極片的工序包括了制漿、涂布、輥壓、分切，我們想要得到理想的微觀結(jié)構(gòu)，是由于制漿的穩(wěn)定性和涂布的均一性決定的。
從電池的極片角度來說，傳統(tǒng)制片技術(shù)，采用雙行星攪拌機(jī)制漿、低速單層轉(zhuǎn)移或者擠壓涂布并依次進(jìn)行輥壓、分切。整個過程效率低，能耗高，且產(chǎn)品質(zhì)量無法有效控制，占地空間大，只適合小規(guī)模消費(fèi)類電芯市場。目前主要采用新型高效制漿設(shè)備（如循環(huán)式制漿系統(tǒng)、雙螺桿制漿系統(tǒng)），并搭配寬幅高速雙層高精密涂布系統(tǒng)及一體式輥壓分切設(shè)備、一體式模切分切設(shè)備進(jìn)行制片。整個過程具備高效率、高精度、高穩(wěn)定性，極大的提升的系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，為當(dāng)前動力及儲能電池的產(chǎn)能需求提供有力保證。
尚水智能具有鈉電和鋰電極片制造整體的解決方案，主要是聚焦在自動化、智能化、集成化，包括立體倉庫自動投料系統(tǒng)等。在電池制漿端的核心設(shè)備，包括混合分散、研磨分散。
那么尚水智能在技術(shù)方向還有哪些創(chuàng)新？
劉建表示：“尚水智能深耕電池行業(yè)的制漿領(lǐng)域12年，以制漿例子展示了對于極片制造環(huán)節(jié)的理解，未來的極片制造必然向著多技術(shù)方向的發(fā)展趨勢，伴隨材料體系越來越豐富，伴隨著應(yīng)用端需求的差異，必然導(dǎo)致我們在整個電池的制造環(huán)節(jié)、各個工序段也向細(xì)分領(lǐng)域發(fā)展，目前已經(jīng)形成了循環(huán)式高效制漿、捏合式高效制漿和連續(xù)高效制漿的3條技術(shù)路線共同發(fā)展的趨勢，主要是匹配不同的材料、不同的效率，以及不同的電池產(chǎn)品?！?
循環(huán)式高效制漿系統(tǒng)的核心是將粉末/液體預(yù)混合和精細(xì)分散集成在一臺機(jī)器中，能夠快速地完成高質(zhì)量電池漿料的制備。他的特點(diǎn)是更快的潤濕，更好的分散效果，更短的分散時間以及更好的漿料一致性，鋰電以前攪拌機(jī)，現(xiàn)在改成制漿機(jī)，鈉電也在沿用很早之前的設(shè)備，但是現(xiàn)在制漿機(jī)已經(jīng)迭代很多代了，20-2500均有。
尚水智能高速狹縫式擠壓涂布系統(tǒng)是一種高精度的預(yù)計量涂布系統(tǒng)，通過將制備好的漿料均勻高精密的涂布在基材上，再經(jīng)干燥處理后收卷，為后工序做準(zhǔn)備。解決了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)移涂布存在的精度差、效率低、能耗高、涂布液暴露在環(huán)境中等問題，適用于鋰/鈉電池的正負(fù)極涂布等，亦可廣泛應(yīng)用于造紙、光學(xué)膜等行業(yè)。
還有鋰電池高速涂布系統(tǒng)，尚水智能高速涂布系統(tǒng)是一種新型的涂布設(shè)備，采用了微凹版涂布技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速高精度的雙面同時涂布功能。解決了傳統(tǒng)凹版涂布存在的精度差、效率低、能耗高、涂布液暴露在環(huán)境中等問題，適用于鋰離子電池的正負(fù)極導(dǎo)電碳底涂、隔膜陶瓷涂布。全自動生產(chǎn)，自動換卷，支持AGV及自動物流對接；設(shè)備機(jī)械速度140m/min，運(yùn)行速度120m/min，設(shè)備穩(wěn)定性好；力控制穩(wěn)定±2N以內(nèi)，收卷滑差軸張力錐度控制模式，保證收卷整齊度在±0.5mm內(nèi)；有自動測厚單元，測量誤差≤0.3μm，與輥壓單元實(shí)現(xiàn)厚度閉環(huán)控制，實(shí)時調(diào)整厚度等等。
最后簡單介紹一下尚水智能。公司以分散制漿業(yè)務(wù)起家，這個領(lǐng)域已經(jīng)深耕12年，目前已經(jīng)投資的電池廠線超過400條，服務(wù)于目前頭部的前10大、前20大企業(yè)，形成了獨(dú)有的鋰電池電極制造裝備技術(shù)，并向原材料端進(jìn)一步開拓，包括形成了配料混合等多樣化的極片和材料加工裝備。尚水智能擁有設(shè)備較為高端的實(shí)驗(yàn)室，工藝開發(fā)團(tuán)隊(duì)，很多分析檢測儀器，可以根據(jù)客戶的需求來進(jìn)行應(yīng)用型的測試，對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行評估，可以提供測試報告。此外，還可以給客戶提供定制化的設(shè)備，也非常歡迎大家來尚水做實(shí)驗(yàn)。
注：上述內(nèi)容根據(jù)速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審核
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