鉅大LARGE | 點擊量：723次 | 2022年08月22日
鋰離子動力鋰電池對自動化生產的需求
新能源汽車的發展離不開動力電池的進步。經過多年發展，中國已形成從上游資源開發，到中游生產設備制造，再到下游鋰電池應用的完善鋰電池產業鏈，但電池成本高、能量密度低、續航里程短等難題依然待解。
中國與國際上其他國家相比，動力電池技術水平差距何在？電池自動化和電池一致性之間有何關系？哪種電池安全性更好？電池的回收利用前景如何？圍繞上述問題，記者專訪了山東玉皇新能源科技有限公司薛嘉漁。
鋰電生產需要自動化
中國能源報：您研究鋰離子電池20多年，從國外到國內，您認為做好鋰離子電池安全的根本是什么？
薛嘉漁：鋰離子電池發展至今已有25年了。前20年主要應用領域局限于小電器（手機、手提電腦等）。其安全性一直沒有完全解決。近幾年來，隨著電動汽車的發展，鋰電的發展進入了一個新的階段。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
不少企業一窩蜂涌入這個行業。但是最后能存活下來的，一定是那些能夠把品質做好的企業。要談電池的安全性，首先要確保電池性能的一致性，否則電池的安全性就無從談起。
我們都知道特斯拉用的是18650電池，這是鋰電界的行業標準，此前主要應用于手提電腦產品中。特斯拉用成千上萬塊18650電池組裝在汽車上作為動力電源。這么多電池組裝在一起，每個電池有2個焊線（正負極各一個），這樣就會有大量的連接線頭，其中任何一個焊接頭松動就會造成這塊電池喪失功能。為什么特斯拉要用18650電池呢？盡管這款電池不是專為電動汽車做的，但是18650電池是行業間最古老的產品，或行業標桿。它具有相對完備的安全防護體系和較佳的產品一致性。如果大容量動力單體電池能夠做到18650的一致性，人們當然會采用大容量動力電池，這樣就可以減少焊點數，提高可靠性。
中國能源報：目前中國鋰電池的使用壽命并不樂觀，您怎么看？
薛嘉漁：舉一個簡單的例子，中國張北的風光儲輸示范站，其中安裝的儲能電池，包含了國內知名的各鋰電廠家生產的電池，經過4—5年的運行，其中電池差不多已經換了一茬了。這就是說，普通鋰電池的壽命目前還是不能很好地滿足儲能應用的需求。這樣的鋰電用在一輛電動車上，要求5—8年內不替換電池是幾乎做不到的。
中國能源報：在動力鋰離子電池領域，中國和國際上差距大嗎？
薛嘉漁：全世界的鋰電生產主要在亞洲，在亞洲是三足鼎立局面——日、韓、中。中國和日韓技術上較大的差距主要是在自動化以及對電池化學扎扎實實的研究方面。此前，手機用鋰電池的生產中國廠家無法與日韓相比，其中差距主要在電池生產的自動化方面。自動化電池生產出來的產品一致性通常優于手工或所謂“關鍵工藝部位自動化”的產品。產品一致性好，相對安全性就比較高。
現在隨著動力電池市場的興起，對產品一致性提出了比小電池更高的要求。這對于中國鋰電企業的升級換代是一個推動，同時也是一線生機。中國政府大力支持電動車及儲能是一大利好。中國鋰電企業一定要抓住這次機會。在中國做動力電池，資金充裕，所以自動化鋰電生產成為可能。
中國能源報：電池的一致性和電池生產自動化之間有必然關系嗎？
薛嘉漁:這是肯定的。鋰電生產需要自動化，而且是全自動化優于半自動。比如在半自動生產線電池的搬運過程中，電池可能不小心掉在地上，造成表面看不出來的內傷，會對電池的性能造成不可逆轉的損害。鋰電生產過程中，人是最可變的因素，但自動化機器在正常運作的情況下是基本不變的。所以只有自動化做鋰電才能最大限度地提高產品的一致性。
中國能源報：現在國家倡導工業4.0，自動化已經被很多企業所采納。
薛嘉漁:在自動化生產過程中，光有先進的設備不見得就能做出好的電池產品。比如從日本進口了全套設備，卻做不出和日本同樣質量的電池，必須有一支懂得如何使用自動化設備的工程技術團隊。除此之外，公司上層管理人員的管理理念都必須改變。現在自動化生產的成本還是很高的。它可以高效地作出合格產品，也可以高效地做出不合格的次品。目前國內的廠家能做到全自動化生產或無人車間的企業并不多。中國不少大型企業、集團投資了很多錢上自動化生產線，投資并不是問題，問題在于是否有懂得如何建設、運行、維護自動化生產線等的技術與管理人才以及一套完備的公司體系。
鈦酸鋰電池或將逆襲
中國能源報：現在國內外常見報道一些電動汽車電池爆炸的案例，鋰電領域哪種電池安全性相對較好？
薛嘉漁:現在的鈦酸鋰電池是鋰電中壽命最長、安全最高的電池。論生命周期，普通鋰離子電池約為1000—2000次循環，鈦酸鋰則是1—2萬次循環，是前者的10倍。此外，鈦酸鋰電池有優異的功率特性及高低溫性能，唯一不足是能量密度偏低。此前，業內還擔心鈦酸鋰電池的脹氣問題，這一問題從技術上早已得到妥善解決。鈦酸鋰電池的批量生產技術也已成熟，只是很多鋰電企業目前還沒有真正掌握批量生產鈦酸鋰電池的技術要領。
當然，片面強調鈦酸鋰材料的安全性也不對。整個電動車動力系統是一項系統工程，其中任何一部分沒做好都能產生安全事故。
中國能源報：那么鈦酸鋰電池的主要應用領域在哪呢？
薛嘉漁：鈦酸鋰電池在新能源汽車中有一定的市場份額但不太容易成為主流產品，因其能量密度低。但在儲能領域很有潛力，因其對重量的要求相對較低。如果我們考慮鈦酸鋰電池的全壽命周期低成本，這項技術還是很有吸引力的。對比現在的鋰離子儲能電池，大約3—5年換一茬，鈦酸鋰電池的壽命就算是其5倍，那就是15年。期間換電池的成本、停機調試維修、新舊電池混用可能產生的麻煩等，使用鈦酸鋰電池在這些方面的費用節省是很可觀的。電池不管是用做汽車動力還是做儲能，最根本的性能要求是一致性好、性價比高。
中國能源報：其他類型的電池呢，比如鋰空電池、全固態電池以及石墨烯電池？
薛嘉漁：現在鋰空電池與全固態電池還有很多實驗室的課題需要解決，距離產業化還有距離。石墨烯電池的所謂優越性能是有人將這種材料的某些特性通過理論計算后放大出來的，難以服人。
回收利用難
中國能源報：關于動力電池回收或梯次利用，目前業內對此看法不一。有人認為可以梯次利用，避免浪費，但也有人認為不具有可操作性。您如何看？
薛嘉漁：坦白講，我對梯次利用不太看好。原因是各家電池都不一樣，一致性也不同，電池生產、使用的歷史都不一致的情況下，要想把這些電池整合到一起利用絕非易事。
中國能源報：沒有辦法對電池一致性進行測試嗎？
薛嘉漁：有，但很難！一致性好，是指全生命周期循環的一致性或動態一致性。具體地說，就是一組電池在實際的長時間使用期間內要求所有電池的容量和內阻保持一致，起碼在一條狹窄的帶內沒有發散。但在現實情況中，一組電池在某一未知的時刻可能會有一塊或幾塊電池發生不同程度的容量衰減或內阻升高。這樣在充電時，同樣對整組電池適用的平均電量就會對容量已衰減了的電池造成過充，這是可以造成起火或爆炸的安全隱患。所以，整組電池的充電量取決于最差的那塊電池。
電池組中每一塊電池的一致性都很重要。要把很多不同使用歷史、廠家生產日期、正負極原材料配方等都不完全清楚的電池放在一起使用，那可能是一場惡夢。盡管可以通過電源管理系統（BMS)做一些調控，但調控能力是有限的。舊電池的安全性是一個難以保證的課題。
中國能源報：那用過的電池作為資源來回收呢？
薛嘉漁：在之前鋰電池回收中，主要有回收價值的元素是鈷和鎳。國家鼓勵加強資源的回收利用，未雨綢繆沒有錯。隨著產業規模的不斷擴大，資源回收使整個鋰電產業鏈形成一個閉環，是有利于產業的發展的。但從商業角度來說，回收利用是一項難以盈利的業務。國家可能必須對資源回收利用給予相應的補貼，或從產業鏈的某些高利潤的環節扣留一部分利潤來補貼電池回收企業，以保持鋰電產業鏈對環境保護與和諧。
