未来科技进步将帮我们进一步降低电池生产的成本?
电极生产。这一步约占电池生产成本的39%,其中阳极和阴极是分开生产但是其过程大体相似,这一步的面临的主要问题是处理时间和产出率。在这一步骤中,涂层和干燥是最主要的成本因素。大体流程即为将活性材料浆料凃至薄金属箔上,接下来通过干燥过程除去溶剂。其中干燥过程大约需要2至6分钟,而这一过程具有高投资和高能耗的特征,因此是整个步骤成本最高的环节。此外,非计划停工导致的机器停机时间也会引起成本大幅增加。
电池组装。这一步大约占电池生产成本的20%。消除颗粒物的产生以及确保过程中的稳定性可以有效防止内部短路,进而避免电池永久失活。主要的费用源自于合成活性化合物。正如前文所诉,为了达到高能量密度,生产商须要在化合物的生产过程中采用堆叠技术。然而堆叠技术的复杂性以及必须缓慢处理化合物来确保精确性使其成为电池组装成本的最大因素。
电池完成。这一步骤约占电池成本的41%,其中形成和老化是成本最高的过程,这也表明了加工时间和产出率是这两个过程所面临的挑战。
在形成过程中,电池特性是通过多次充放电循环来建立的,这一过程是通过高昂的工作站完成,大约耗费2~10小时。而在老化过程中,成品的电池将放置几个周来确定是否存在微短路情况。在任何特定的时间,生产商可能需要将数十万个电池存储在仓库中,而这些仓库需要昂贵的环境控制和安全防范措施。因此,最大化生产率是这一阶段的主要挑战。
在未来工厂中,电池成本会下降20%
采用下一代数字技术可以让电池工厂从工业4.0成熟的早期阶段(运行状态透明)转化成为最先进的未来工厂设计(全自动工厂)。电池每千瓦的总成本可以减少高达20%,高于由生产精度提高和化学材料改进所节省的成本。生产成本(不包括材料)可在电极生产环节减少25%,电池组装环节减少20%,电池出厂环节减少35%。此外,电池的能量密度将提高10~15%。(将未来工厂的概念应用于模块和封装集成将进一步提供降低成本的潜力,但这里并没有考虑这一点。)
对降低成本特别有参考价值的四个未来工厂的案例:
预见性维护。预见性维护可以降低生产成本的7%至10%。由于计划停机和非计划停机都会极大地影响各种过程成本,而这一方法可以降低电池生产每一过程的成本。这些停运通常会使设备有效性降低5%到10%。其中影响最大的是涂层和干燥过程,其次是形成过程、材料的合成以及老化过程。智能检测机器的状态以及对预先修改参数设定可以预防非计划停机同时延长运行时间。智能化系统维修保养计划可以优化机器的运行过程,从而可以减少计划的停机时间以及维修时间,由此产生机器正常运行时间的增加使得生产商购置小容量的机器,进而减少资本成本。这个技术需要用到监测机器运行的传感器、工厂中的本地数据分析平台以及本地数据存储。