【壓縮機網】1、鋰電池行業綜述
鋰電池，又稱鋰離子電池，是一種依靠鋰離子（Li+）在正極與負極之間移動來達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、循環壽命長、無記憶效應和綠色環保等明顯優勢。
根據終端應用場景的不同，鋰電池通常分為動力、消費和儲能三大類。其中，動力電池主要用于電動汽車，是當前鋰電池最主要的應用場景；消費電池則服務于傳統的應用領域，包括手機、筆記本電腦以及可穿戴設備等；儲能電池則主要為通信基站、離網電站、微電網等儲能需求提供電力支持，是近年來快速發展的新興領域，也是國家政策大力支持的方向之一。
隨著中國“3060”雙碳目標和全球2050凈零愿景的深入推動，新能源汽車和儲能都進入快速擴張期。而作為其中核心裝置的鋰離子電池，無疑成為焦點行業。
根據研究機構EVTank發布的數據，2023年，全球鋰離子電池總體出貨量達到創紀錄的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%。根據麥肯錫的估計，全球對于鋰電池的需求有望保持每年33%以上的增速，在2030年達到4700 GWh并實現4000億美金的產業規模。全球鋰電池行業的快速發展，除了和各個國家的政策密切相關，新能源取代燃油技術，以及地緣政治導致能源戰略的變化也同樣是關鍵因素。
而在中國，2023年全年的鋰離子電池出貨量達到887.4GWh，同比增長34.3%，在全球占比達到73.8%。目前國內的鋰電行業雖然投資有所放緩，但得益于三大領域旺盛的需求，相比較不少傳統行業來說仍保持著較快的發展速度和強勁的上升趨勢。不少企業為了保持競爭優勢，均提前進行了大規模的產能布局。
2、生產工藝及用氣量
鋰電池的主要生產工藝流程如圖1所示。
其中，鋰電池材料包括正負極材料、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、包裝和質量檢測等環節。
2.1正極材料生產工藝及用氣量
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鏈的占比分別達到68.3%和31.7%。壓縮空氣在正極生產工藝中主要用于氣流粉碎、儀表、制氧(用于燒結)、制氮、氣力輸送、吹掃除塵等。為了保證產品具有良好的品質，通常要求成品壓縮空氣保持-40℃以下的壓力露點，用氣點壓力為0.6-0.8MPa。
以4萬噸磷酸鐵鋰項目為例，各用氣點壓縮空氣用量如下：
2.2負極材料生產工藝及用氣量
在石墨負極材料在生產過程中，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(用于燒結窯爐保護用氣)等。空氣品質要求和正極材料生產工藝基本一致。
以10萬噸負極材料項目為例，各用氣點壓縮空氣用量如下：
2.3加工及PACK生產工藝及用氣量
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。空氣品質要求和電池材料生產工藝相同。
以4GWh儲能電池加工及PACK項目為例，各用氣點壓縮空氣用量如下：
3、離心式空氣壓縮機的行業應用
離心式空氣壓縮機屬于動力式壓縮機，通常通過一個或多個葉輪的旋轉使空氣得以加速，繼而將空氣動能轉化為壓力能，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形式——螺桿式和活塞式，離心式空氣壓縮機往往應用于較大流量的場合，單臺流量通常高于80m3/min。另外，離心式空氣壓縮機還具有無油、效率高、結構緊湊、可靠性好、適合長時間運行等技術優勢。
而近年來，隨著鋰電池工藝流程的不斷更新以及單個項目生產規模的不斷擴大，離心式空氣壓縮機在該行業也獲得了越來越多的應用機會。預計2023年鋰電池行業的需求就達到400臺以上。
以某企業6萬噸磷酸鐵鋰電池及8萬噸三元鋰電池項目為例，工藝要求總氣量為1950Nm3/min，用氣點壓力為5barg，壓力露點為-40℃。具體選型方案如下：
考慮到項目前期儀表用氣以及調峰用氣，選用了1臺75Nm3/min的變頻無油螺桿式壓縮機，通過離心機的入口導葉調節和螺桿機的變頻調節覆蓋不同的總流量需求。根據現場使用情況，實現了良好的使用效果，為現場壓縮空氣的使用提供了有力的保障。
4、展望
雖然鋰電行業已經經過了高速發展期，但目前仍是國內工業經濟發展的支柱產業之一。在消費電子、動力、儲能三大應用場景的支撐下，預測2024年中國鋰電池市場出貨量將超1100GWh，同比增長超24%，正式進入TWh時代；同時，2024年將成為國內鋰電池產業鏈企業海外集中“落地年”，其中東南亞、東歐以及南美（含中美洲）將成為項目落地主要區域。而離心式空氣壓縮機作為鋰電產業鏈中的核心設備之一，將在更多的生產現場中發揮重要作用。
參考文獻
[1]EVTank.《中國鋰離子電池行業發展白皮書（2024年）》[R].2024．
[2]McKinsey&Company.《Battery 2030:Resilient,sustainable and circular》[R].2024．
[3]楊紹斌等.《鋰離子電池制造工藝原理與應用》[M].北京：化學工業出版社，2020．
[4]祁大同.《離心式壓縮機原理》[M].北京：機械工業出版社，2018．
來源：本站原創
【壓縮機網】1、鋰電池行業綜述
鋰電池，又稱鋰離子電池，是一種依靠鋰離子（Li+）在正極與負極之間移動來達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、循環壽命長、無記憶效應和綠色環保等明顯優勢。
根據終端應用場景的不同，鋰電池通常分為動力、消費和儲能三大類。其中，動力電池主要用于電動汽車，是當前鋰電池最主要的應用場景；消費電池則服務于傳統的應用領域，包括手機、筆記本電腦以及可穿戴設備等；儲能電池則主要為通信基站、離網電站、微電網等儲能需求提供電力支持，是近年來快速發展的新興領域，也是國家政策大力支持的方向之一。
隨著中國“3060”雙碳目標和全球2050凈零愿景的深入推動，新能源汽車和儲能都進入快速擴張期。而作為其中核心裝置的鋰離子電池，無疑成為焦點行業。
根據研究機構EVTank發布的數據，2023年，全球鋰離子電池總體出貨量達到創紀錄的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%。根據麥肯錫的估計，全球對于鋰電池的需求有望保持每年33%以上的增速，在2030年達到4700 GWh并實現4000億美金的產業規模。全球鋰電池行業的快速發展，除了和各個國家的政策密切相關，新能源取代燃油技術，以及地緣政治導致能源戰略的變化也同樣是關鍵因素。
而在中國，2023年全年的鋰離子電池出貨量達到887.4GWh，同比增長34.3%，在全球占比達到73.8%。目前國內的鋰電行業雖然投資有所放緩，但得益于三大領域旺盛的需求，相比較不少傳統行業來說仍保持著較快的發展速度和強勁的上升趨勢。不少企業為了保持競爭優勢，均提前進行了大規模的產能布局。
2、生產工藝及用氣量
鋰電池的主要生產工藝流程如圖1所示。
其中，鋰電池材料包括正負極材料、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、包裝和質量檢測等環節。
2.1正極材料生產工藝及用氣量
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鏈的占比分別達到68.3%和31.7%。壓縮空氣在正極生產工藝中主要用于氣流粉碎、儀表、制氧(用于燒結)、制氮、氣力輸送、吹掃除塵等。為了保證產品具有良好的品質，通常要求成品壓縮空氣保持-40℃以下的壓力露點，用氣點壓力為0.6-0.8MPa。
以4萬噸磷酸鐵鋰項目為例，各用氣點壓縮空氣用量如下：
2.2負極材料生產工藝及用氣量
在石墨負極材料在生產過程中，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(用于燒結窯爐保護用氣)等。空氣品質要求和正極材料生產工藝基本一致。
以10萬噸負極材料項目為例，各用氣點壓縮空氣用量如下：
2.3加工及PACK生產工藝及用氣量
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。空氣品質要求和電池材料生產工藝相同。
以4GWh儲能電池加工及PACK項目為例，各用氣點壓縮空氣用量如下：
3、離心式空氣壓縮機的行業應用
離心式空氣壓縮機屬于動力式壓縮機，通常通過一個或多個葉輪的旋轉使空氣得以加速，繼而將空氣動能轉化為壓力能，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形式——螺桿式和活塞式，離心式空氣壓縮機往往應用于較大流量的場合，單臺流量通常高于80m3/min。另外，離心式空氣壓縮機還具有無油、效率高、結構緊湊、可靠性好、適合長時間運行等技術優勢。
而近年來，隨著鋰電池工藝流程的不斷更新以及單個項目生產規模的不斷擴大，離心式空氣壓縮機在該行業也獲得了越來越多的應用機會。預計2023年鋰電池行業的需求就達到400臺以上。
以某企業6萬噸磷酸鐵鋰電池及8萬噸三元鋰電池項目為例，工藝要求總氣量為1950Nm3/min，用氣點壓力為5barg，壓力露點為-40℃。具體選型方案如下：
考慮到項目前期儀表用氣以及調峰用氣，選用了1臺75Nm3/min的變頻無油螺桿式壓縮機，通過離心機的入口導葉調節和螺桿機的變頻調節覆蓋不同的總流量需求。根據現場使用情況，實現了良好的使用效果，為現場壓縮空氣的使用提供了有力的保障。
4、展望
雖然鋰電行業已經經過了高速發展期，但目前仍是國內工業經濟發展的支柱產業之一。在消費電子、動力、儲能三大應用場景的支撐下，預測2024年中國鋰電池市場出貨量將超1100GWh，同比增長超24%，正式進入TWh時代；同時，2024年將成為國內鋰電池產業鏈企業海外集中“落地年”，其中東南亞、東歐以及南美（含中美洲）將成為項目落地主要區域。而離心式空氣壓縮機作為鋰電產業鏈中的核心設備之一，將在更多的生產現場中發揮重要作用。
參考文獻
[1]EVTank.《中國鋰離子電池行業發展白皮書（2024年）》[R].2024．
[2]McKinsey&Company.《Battery 2030:Resilient,sustainable and circular》[R].2024．
[3]楊紹斌等.《鋰離子電池制造工藝原理與應用》[M].北京：化學工業出版社，2020．
[4]祁大同.《離心式壓縮機原理》[M].北京：機械工業出版社，2018．
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