曼恩斯特400型干法復(fù)合制膜一體機示意圖

從技術(shù)角度看,該設(shè)備采用多輥并排連軋技術(shù),配合使用供料單螺桿擠出機、漸變截面模頭、壓輥驅(qū)動等部件,融合粉體分散、伺服輥縫控制、測厚、切邊寬度/糾偏控制等技術(shù),可以精確調(diào)節(jié)壓輥輥縫間隙、壓力及溫度,實現(xiàn)粉體混合物高效、連續(xù)、均勻擠出成型,以及膜片的多級壓延成型;集放卷、復(fù)合及收卷功能于一體,實現(xiàn)集流體與膜片的高效復(fù)合。

02

干法設(shè)備獨特優(yōu)勢顯現(xiàn)

電池中國認為,盡管目前產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)仍以濕法涂布為主,但是以曼恩斯特400型干法復(fù)合制膜一體機為代表的干法設(shè)備,其獨特的優(yōu)勢已經(jīng)開始顯現(xiàn):

一是,該設(shè)備擠出供料環(huán)節(jié)創(chuàng)新采用單螺桿擠出機與漸變截面模頭配合方式。漸變截面模頭所形成的變形腔,有效降低了原料流動阻力,可將物料擠壓為扁平形膜片,提高了擠出效率、降低了能耗,并使擠出物具有更高的密實度和均勻性。

這種組合方式實現(xiàn)了粉體混合物的高效、穩(wěn)定擠出成型;提高了膜片能量密度,且操作簡單、維護方便,降低了生產(chǎn)成本和能耗。

二是,該設(shè)備核心指標(biāo)引領(lǐng)干法設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新,能夠更好地助力電極、電解質(zhì)、電池制造商試驗新材料、新工藝。

在制備極片時,該設(shè)備無論是在面密度精度誤差還是厚度精度上,都優(yōu)于目前行業(yè)平均水平。針對全固態(tài)等高比能電池的研發(fā)過程,極片面密度精度直接影響極片表面的光滑度,進而影響電池系統(tǒng)的電化學(xué)性能,因此,該設(shè)備便于下游企業(yè)提高加工材料的精度,可以更精準地進行相關(guān)研發(fā)測試。

三是,采用該設(shè)備制備電極時,電極粉體被三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相互交聯(lián),這可以防止活性物質(zhì)顆粒在電池充放電循環(huán)過程中發(fā)生脫落,使電池具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性能。

四是,無需添加任何溶劑。一方面,濕法工藝因使用大量水和有機溶劑,故需要進行材料烘干和溶劑回收,這不僅增加了能耗和生產(chǎn)流程,還提高了環(huán)保的成本;干法工藝則無需烘干和溶劑回收裝置,沒有有機廢氣排放,因而設(shè)備更少、能耗更低、生產(chǎn)流程更短、生產(chǎn)效率更高、環(huán)境污染更少。

另一方面,由于干法工藝不使用溶劑,可以避免電解質(zhì)和溶劑發(fā)生副反應(yīng),這有利于電池在長期循環(huán)過程中保持較好的電化學(xué)性能。

五是,簡化電極制造流程。該設(shè)備通過干法粘結(jié)劑的纖維化及后續(xù)的輥壓、熱壓復(fù)合等步驟,直接制備出電極片,比濕法工藝更為高效;且集成制膜、復(fù)合環(huán)節(jié),進一步簡化了生產(chǎn)流程。

此外,干法硫化物電解質(zhì)的制備過程,與干法極片大致相同,400型干法復(fù)合制膜一體機亦能夠滿足當(dāng)前的研發(fā)和生產(chǎn)要求。

由此不難看出,該設(shè)備所加工的材料或具有更高的壓實密度和安全性;也使電芯具有更優(yōu)的循環(huán)性能、耐久度和阻抗表現(xiàn);避免了使用濕法工藝中的有毒溶劑,不會出現(xiàn)濕法的電極分層情況;縮短了生產(chǎn)流程、減少了設(shè)備投入、降低了能耗和成本,無怪乎受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。

在電池中國看來,曼恩斯特400型干法復(fù)合制膜一體機能夠助力下游正負極、電解質(zhì)、電池企業(yè)進行干法電極/電解質(zhì)工藝的研發(fā),加快探索新材料、新工藝在干法技術(shù)路線中的應(yīng)用。

03

濕法龍頭布局干法設(shè)備的邏輯

實際上,作為涂布解決方案龍頭企業(yè),曼恩斯特的客戶包括很多巨頭企業(yè),如寧德時代、比亞迪、中創(chuàng)新航和ATL等鋰電頭部企業(yè),以及眾多整線設(shè)備供應(yīng)商。

基于對市場需求的前瞻性判斷,曼恩斯特從2020年已經(jīng)開始研發(fā)干法設(shè)備,并申請了相關(guān)專利。

在電池中國看來,曼恩斯特布局干法設(shè)備賽道,搶占新興技術(shù)高地,符合未來電池升級需求;干法、濕法設(shè)備雙線布局,鎖定電極技術(shù)主流和未來發(fā)展趨勢;干法設(shè)備將成為曼恩斯特滿足高端電池市場的又一契機,可以進一步提高自身市場競爭力;其濕法涂布客戶廣,其技術(shù)、設(shè)備、服務(wù)皆廣受認可,將有助于其干法設(shè)備拓展業(yè)務(wù)。

值得一提的是,曼恩斯特是國內(nèi)濕法涂布設(shè)備實現(xiàn)國產(chǎn)化替代的領(lǐng)軍企業(yè),對極片制備環(huán)節(jié)的技術(shù)需求有著更加深入的理解,并持續(xù)進行設(shè)備創(chuàng)新研發(fā)。據(jù)電池中國了解,目前極片干法工藝良品率相對較低,這主要因為材料、工藝等問題。曼恩斯特不僅可以提供干法設(shè)備,還提供專業(yè)的設(shè)備技術(shù)支持,從而助力下游企業(yè)試驗新材料、新工藝。

行業(yè)數(shù)據(jù)顯示,干法工藝的電芯能量密度可超過300 Wh/kg,并且具備實現(xiàn)500 Wh/kg的可能性。這表明,干法電極在能量密度上有巨大的提升空間。當(dāng)前,正負極材料、電解質(zhì)、電池企業(yè)加碼干法工藝和技術(shù)的研發(fā)和測試,以替代濕法的意愿持續(xù)升溫。預(yù)計未來幾年內(nèi),動力、儲能、航海、航空、AI智能裝備等領(lǐng)域?qū)Ω弑饶茈姵氐男枨螅瑢痈煞ㄔO(shè)備的商業(yè)化,提前布局的設(shè)備企業(yè)或?qū)⒕哂邢劝l(fā)優(yōu)勢,進一步擴大其產(chǎn)品市場份額。

 
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