未來科技進步將幫我們進一步降低電池生產(chǎn)的成本?
電極生產(chǎn)。這一步約占電池生產(chǎn)成本的39%,其中陽極和陰極是分開生產(chǎn)但是其過程大體相似,這一步的面臨的主要問題是處理時間和產(chǎn)出率。在這一步驟中,涂層和干燥是最主要的成本因素。大體流程即為將活性材料漿料凃至薄金屬箔上,接下來通過干燥過程除去溶劑。其中干燥過程大約需要2至6分鐘,而這一過程具有高投資和高能耗的特征,因此是整個步驟成本最高的環(huán)節(jié)。此外,非計劃停工導(dǎo)致的機器停機時間也會引起成本大幅增加。
電池組裝。這一步大約占電池生產(chǎn)成本的20%。消除顆粒物的產(chǎn)生以及確保過程中的穩(wěn)定性可以有效防止內(nèi)部短路,進而避免電池永久失活。主要的費用源自于合成活性化合物。正如前文所訴,為了達到高能量密度,生產(chǎn)商須要在化合物的生產(chǎn)過程中采用堆疊技術(shù)。然而堆疊技術(shù)的復(fù)雜性以及必須緩慢處理化合物來確保精確性使其成為電池組裝成本的最大因素。
電池完成。這一步驟約占電池成本的41%,其中形成和老化是成本最高的過程,這也表明了加工時間和產(chǎn)出率是這兩個過程所面臨的挑戰(zhàn)。
在形成過程中,電池特性是通過多次充放電循環(huán)來建立的,這一過程是通過高昂的工作站完成,大約耗費2~10小時。而在老化過程中,成品的電池將放置幾個周來確定是否存在微短路情況。在任何特定的時間,生產(chǎn)商可能需要將數(shù)十萬個電池存儲在倉庫中,而這些倉庫需要昂貴的環(huán)境控制和安全防范措施。因此,最大化生產(chǎn)率是這一階段的主要挑戰(zhàn)。
在未來工廠中,電池成本會下降20%
采用下一代數(shù)字技術(shù)可以讓電池工廠從工業(yè)4.0成熟的早期階段(運行狀態(tài)透明)轉(zhuǎn)化成為最先進的未來工廠設(shè)計(全自動工廠)。電池每千瓦的總成本可以減少高達20%,高于由生產(chǎn)精度提高和化學(xué)材料改進所節(jié)省的成本。生產(chǎn)成本(不包括材料)可在電極生產(chǎn)環(huán)節(jié)減少25%,電池組裝環(huán)節(jié)減少20%,電池出廠環(huán)節(jié)減少35%。此外,電池的能量密度將提高10~15%。(將未來工廠的概念應(yīng)用于模塊和封裝集成將進一步提供降低成本的潛力,但這里并沒有考慮這一點。)
對降低成本特別有參考價值的四個未來工廠的案例:
預(yù)見性維護。預(yù)見性維護可以降低生產(chǎn)成本的7%至10%。由于計劃停機和非計劃停機都會極大地影響各種過程成本,而這一方法可以降低電池生產(chǎn)每一過程的成本。這些停運通常會使設(shè)備有效性降低5%到10%。其中影響最大的是涂層和干燥過程,其次是形成過程、材料的合成以及老化過程。智能檢測機器的狀態(tài)以及對預(yù)先修改參數(shù)設(shè)定可以預(yù)防非計劃停機同時延長運行時間。智能化系統(tǒng)維修保養(yǎng)計劃可以優(yōu)化機器的運行過程,從而可以減少計劃的停機時間以及維修時間,由此產(chǎn)生機器正常運行時間的增加使得生產(chǎn)商購置小容量的機器,進而減少資本成本。這個技術(shù)需要用到監(jiān)測機器運行的傳感器、工廠中的本地數(shù)據(jù)分析平臺以及本地數(shù)據(jù)存儲。












