【壓縮機(jī)網(wǎng)】1、鋰電池行業(yè)綜述

　　鋰電池，又稱鋰離子電池，是一種依靠鋰離子（Li+）在正極與負(fù)極之間移動來達(dá)到充放電目的的一種二次電池。相比較其他的二次電池，鋰電池具有能量密度高、放電功率高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)和綠色環(huán)保等明顯優(yōu)勢。

　　根據(jù)終端應(yīng)用場景的不同，鋰電池通常分為動力、消費(fèi)和儲能三大類。其中，動力電池主要用于電動汽車，是當(dāng)前鋰電池最主要的應(yīng)用場景；消費(fèi)電池則服務(wù)于傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，包括手機(jī)、筆記本電腦以及可穿戴設(shè)備等；儲能電池則主要為通信基站、離網(wǎng)電站、微電網(wǎng)等儲能需求提供電力支持，是近年來快速發(fā)展的新興領(lǐng)域，也是國家政策大力支持的方向之一。

　　隨著中國“3060”雙碳目標(biāo)和全球2050凈零愿景的深入推動，新能源汽車和儲能都進(jìn)入快速擴(kuò)張期。而作為其中核心裝置的鋰離子電池，無疑成為焦點(diǎn)行業(yè)。

　　根據(jù)研究機(jī)構(gòu)EVTank發(fā)布的數(shù)據(jù)，2023年，全球鋰離子電池總體出貨量達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的1202.6GWh，同比增長25.6%，其中，汽車動力電池（EV LIB）、儲能電池（ESS LIB）和小型電池（EV LIB）的出貨量分別為865.2GWh、224.2GWh和113.2GWh，占比分別為72.0%、18.6%和9.4%。根據(jù)麥肯錫的估計(jì)，全球?qū)τ阡囯姵氐男枨笥型３置磕?3%以上的增速，在2030年達(dá)到4700 GWh并實(shí)現(xiàn)4000億美金的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。全球鋰電池行業(yè)的快速發(fā)展，除了和各個國家的政策密切相關(guān)，新能源取代燃油技術(shù)，以及地緣政治導(dǎo)致能源戰(zhàn)略的變化也同樣是關(guān)鍵因素。

　　而在中國，2023年全年的鋰離子電池出貨量達(dá)到887.4GWh，同比增長34.3%，在全球占比達(dá)到73.8%。目前國內(nèi)的鋰電行業(yè)雖然投資有所放緩，但得益于三大領(lǐng)域旺盛的需求，相比較不少傳統(tǒng)行業(yè)來說仍保持著較快的發(fā)展速度和強(qiáng)勁的上升趨勢。不少企業(yè)為了保持競爭優(yōu)勢，均提前進(jìn)行了大規(guī)模的產(chǎn)能布局。

　　2、生產(chǎn)工藝及用氣量

　　鋰電池的主要生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

　　其中，鋰電池材料包括正負(fù)極材料、電解液、隔膜、集流體和容器等。加工工藝主要包括極片制作、電芯合成和化成分容等；而PACK工藝主要包括電芯制造、電芯分級、電芯組裝、電芯測試、包裝和質(zhì)量檢測等環(huán)節(jié)。

　　2.1正極材料生產(chǎn)工藝及用氣量

　　目前，最常見的正極材料包括三元材料和磷酸鐵鋰兩種，2023年兩者在鋰電池供應(yīng)鏈的占比分別達(dá)到68.3%和31.7%。壓縮空氣在正極生產(chǎn)工藝中主要用于氣流粉碎、儀表、制氧(用于燒結(jié))、制氮、氣力輸送、吹掃除塵等。為了保證產(chǎn)品具有良好的品質(zhì)，通常要求成品壓縮空氣保持-40℃以下的壓力露點(diǎn)，用氣點(diǎn)壓力為0.6-0.8MPa。

　　以4萬噸磷酸鐵鋰項(xiàng)目為例，各用氣點(diǎn)壓縮空氣用量如下：

　　2.2負(fù)極材料生產(chǎn)工藝及用氣量

　　在石墨負(fù)極材料在生產(chǎn)過程中，同樣需要大量的壓縮壓縮空氣，主要用于氣流粉碎、窯爐、氣流輸送、制氮(用于燒結(jié)窯爐保護(hù)用氣)等?？諝馄焚|(zhì)要求和正極材料生產(chǎn)工藝基本一致。

　　以10萬噸負(fù)極材料項(xiàng)目為例，各用氣點(diǎn)壓縮空氣用量如下：

　　2.3加工及PACK生產(chǎn)工藝及用氣量

　　加工及PACK工藝流程繁多，而在其中的儀表用氣、制氮(主要用于焊接保護(hù)氣)、制漿、涂布、切片、裝配、檢測、化成、分容等流程中都需要用到大量的壓縮空氣?？諝馄焚|(zhì)要求和電池材料生產(chǎn)工藝相同。

　　以4GWh儲能電池加工及PACK項(xiàng)目為例，各用氣點(diǎn)壓縮空氣用量如下：

　　3、離心式空氣壓縮機(jī)的行業(yè)應(yīng)用

　　離心式空氣壓縮機(jī)屬于動力式壓縮機(jī)，通常通過一個或多個葉輪的旋轉(zhuǎn)使空氣得以加速，繼而將空氣動能轉(zhuǎn)化為壓力能，來獲得下游所需要的壓縮空氣。相比較另外兩種常見的空氣壓縮機(jī)形式——螺桿式和活塞式，離心式空氣壓縮機(jī)往往應(yīng)用于較大流量的場合，單臺流量通常高于80m³/min。另外，離心式空氣壓縮機(jī)還具有無油、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性好、適合長時(shí)間運(yùn)行等技術(shù)優(yōu)勢。

　　而近年來，隨著鋰電池工藝流程的不斷更新以及單個項(xiàng)目生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，離心式空氣壓縮機(jī)在該行業(yè)也獲得了越來越多的應(yīng)用機(jī)會。預(yù)計(jì)2023年鋰電池行業(yè)的需求就達(dá)到400臺以上。

　　以某企業(yè)6萬噸磷酸鐵鋰電池及8萬噸三元鋰電池項(xiàng)目為例，工藝要求總氣量為1950Nm³/min，用氣點(diǎn)壓力為5barg，壓力露點(diǎn)為-40℃。具體選型方案如下：

　　考慮到項(xiàng)目前期儀表用氣以及調(diào)峰用氣，選用了1臺75Nm3/min的變頻無油螺桿式壓縮機(jī)，通過離心機(jī)的入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)和螺桿機(jī)的變頻調(diào)節(jié)覆蓋不同的總流量需求。根據(jù)現(xiàn)場使用情況，實(shí)現(xiàn)了良好的使用效果，為現(xiàn)場壓縮空氣的使用提供了有力的保障。

　　4、展望

　　雖然鋰電行業(yè)已經(jīng)經(jīng)過了高速發(fā)展期，但目前仍是國內(nèi)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。在消費(fèi)電子、動力、儲能三大應(yīng)用場景的支撐下，預(yù)測2024年中國鋰電池市場出貨量將超1100GWh，同比增長超24%，正式進(jìn)入TWh時(shí)代；同時(shí)，2024年將成為國內(nèi)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)海外集中“落地年”，其中東南亞、東歐以及南美（含中美洲）將成為項(xiàng)目落地主要區(qū)域。而離心式空氣壓縮機(jī)作為鋰電產(chǎn)業(yè)鏈中的核心設(shè)備之一，將在更多的生產(chǎn)現(xiàn)場中發(fā)揮重要作用。

　　參考文獻(xiàn)

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