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苏文生:材料烧结设备走向智能 实现锂电池材料更好发展

北极星储能网  来源:中国电力报  作者:白明琴  2016/12/15 11:43:19  我要投稿  

北极星储能网讯:锂电池产业是我国战略性的新兴产业之一。近两年来,在各项利好政策的支持下,我国锂电池产业发展迅速,去年产量实现了同比54.78%的增长,今年上半年产量同比增长30.5%,发展形势喜人。

“但这是一种简单的,纯粹靠规模和产量推进的粗放型扩张。”中国电子科技集团公司第四十八研究所热工装备公司(简称“中国电科48所”)总经理苏文生告诉本报记者,我国锂电池技术水平、产品质量与国外仍存在差距,倾向高端品质需求的应用市场要求锂电池材料实现高品质、高一致性、低成本。靠什么达到这些高要求?“靠工艺、靠管理,更重要的是靠装备。高品质的装备是高质量产品的根本保障。”他认为,作为锂电池材料制造关键装备之一的烧结设备,亟待向高稳定性、高质量、高产能和低能耗方向发展。

问:请结合中国电科48所生产经验介绍,如何实现烧结设备的高稳定性?

苏文生:烧结设备的优良与否对锂电池材料产品性能、质量稳定性有极其重要意义。需要说明的是,这里的稳定性包括设备及产品稳定性两个方面。

实现高稳定性,要有一套安全的保障系统作支撑。对此,中国电科48所总结出了一套成熟的经验。首先,在其设计、制造等最初环节就要严格按照质量要求,做好质量管控使其“优生优育”。当然,这还需要行动有序、迅速高效的团队合作作保障。

第二是要定期“体检”,及时发现并解决潜在危险。我们在烧结设备上设置了传感系统,能够实时监测设备以及内部产品的运行状态,提前感知潜在风险,并能够使设备实现自适应调节,以避免发生故障。

要特别重视对关键、容易出现问题的部位进行监测。例如,辊道炉容易出问题的关键在于辊棒,为了实时监测辊棒的运行状态,我们开发了独有的监测系统,一旦辊棒断裂,系统就会自动报警,并准确显示断裂的位置,以确保及时、有效地处理故障。

同时要定期维护。质量控制、检测都是设备厂商能够做到的,但维护要靠用户努力。用户要对设备维护给予足够重视,维护好坏直接决定了设备运行质量和寿命。为此,我们为用户制定了详细的设备保养手册。

在实现产品高稳定性方面,目前的烧结设备大多只能通过温度闭环控制来实现。而我们在此基础上增加了一套系统,除了能够实现温度闭环控制外,还能对设备内的气氛、气压进行实时监控,进一步提升烧结产品的质量。

问:当前,我国主流的烧结设备是什么?新一代烧结设备具备哪些优势?

苏文生:主流的锂电池材料烧结设备是辊道炉。截至目前,我国锂电池材料烧结设备大致经历了3代产品。2000年,我国开始大规模生产、应用推板炉,其烧结规模由最初的两列烧结发展为四列烧结,为我国早期的锂电池材料生产作出了巨大贡献。2012年,我国开始使用辊道炉,它的控温精度、自动化程度提高,同时降低了能耗、减小了污染,还能够实现连续化生产,六列、双层的烧结规模也提高了产出。

回转炉在我国还未大规模应用,但我们认为,它会是我国第3代锂电池材料烧结设备的发展方向。

回转炉具有一系列的烧结优势。不同于传统的静态烧结,回转炉实现了动态烧结,使物料混合、受热更加均匀、稳定,使产品稳定性、一致性更好。

回转炉能够实现节能。回转炉提高了物料互相反应的活性,物料合成所需的温度比应用传统设备低。拿磷酸铁锂材料来说,用静态烧结需要750摄氏度的温度,而用动态烧结只需要620摄氏度的温度。这就大大降低了生产能耗。

回转炉能够节省成本。回转炉实现了全自动化,避免了辅助工具、复杂自动化系统的配置,降低了企业的维护、使用成本。同样以磷酸铁锂正极材料烧结为例,1台回转炉相当于4台辊道炉的烧结量。这样,企业的固定资产投入就大大减少,市场竞争力进一步提升。

不过,目前回转炉的推广、应用还需要解决用哪一种材料作为炉衬,以进一步增强烧结设备的耐腐蚀、耐磨性,在烧结过程中如何更好地控制工艺时间等。

问:中国电科48所在烧结设备方面有哪些优势?接下来重点做哪些研发工作?

苏文生:我们是专业从事锂电池装备生产的机构,早在1998年就进入了该领域,具有丰富的烧结设备研发、制造经验。1989年,我们研制出我国第一台磁性材料单推板炉,2000年推出了首台正极材料推板炉,2005年成功研制了第一台气氛保护推板炉,并在2012年、2015年分别推出了第二代锂电池材料烧结设备。2016年,我们研发出了粉体材料的自动上线系统,目前已经实现了烧结工序的全自动化。

装备研发的关键是工艺。我们在烧结设备涉及的领域进行了相应的实验,摸索各种工艺,用来指导烧结设备研发,走出了一条设备与工艺相结合的研发道路,取得了丰硕的科研成果,先后取得省部级各类奖23项,每年申请发明专利20余项。

目前,在实现烧结程序全自动化的基础上,我们正在进一步研究建设锂电池材料智能化生产线,并结合智能监控系统、大数据系统,实现锂电池材料工厂的数字化、信息化和智能化。

实现智能化是当前市场和技术发展趋势的需求。智能化可以提高80%的生产效率,降低60%以上的人工成本。应用市场对锂电池品质要求越来越高,例如要求其杂质含量控制在PPG级,也就是十亿分之一。其实,目前的锂电池装备技术已经非常成熟,但即便如此,也难以生产出如此高品质的产品。这就需要借助智能化的力量来实现高品质。同时,我们看到,NCA的自动化生产线全部是在净化厂房中操作,人工需要穿隔离服才能进入。智能化也能够更好地实现自动化效果。

延伸阅读:

2016国内外锂电池行业发展情况分析(附企业排名)

原标题:人物专访丨苏文生:材料烧结设备走向智能

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