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【科普】锂电池投资之干燥间成本分析

导读: 锂离子电池产业不仅初期的建设投资巨大,后期的运营也需要消耗巨额资金。今天就带大家了解一下锂离子电池产线上的重要一环——干燥间的投资和运营成本。

  由于电动汽车产业在国内快速发展,对锂离子电池形成了巨大的市场需求,众多电池厂家也纷纷扩增产能,一些企业也借着这股东风进军锂离子电池产业,作为一个业内人士,小编深知锂离子电池产业并非看上去那么美。

  锂离子电池产业不仅初期的建设投资巨大,后期的运营也需要消耗巨额资金。今天小编就带大家了解一下锂离子电池产线上的重要一环——干燥间的投资和运营成本。

  锂离子电池的工作电压可以高达4.2V,因此其电解液只能使用有机体系,通常采用的锂盐一般是六氟磷酸锂,使得整个锂离子电池生产过程对水分十分的敏感,因此干燥间是锂离子电池,特别是规模化生产的锂离子电池厂家所必备的。

  为了满足锂离子电池对水分控制的需求,通常干燥间水分需要控制在100ppm(体积分数)以下,整个空气除湿和加热升温的过程需要消耗巨大的电量,以一个16000m3的干燥间为例,通常其动力需求在400kW左右。

  干燥间通常被设计为一个密封空间,其进气的水分含量通常被控制在15ppm左右,干燥空气的流量一般是通过水分传感器进行控制,从而保证整个干燥间的空气湿度维持在100ppm以下。本文将建立一个模型,用于分析干燥间投资与运营成本在锂离子电池成本中所占的比例。

  该模型设计每年生产能力为10,000组电动汽车动力电池组,建设投资分为6年进行偿还,干燥间内空间设计为16,000立方米。

  干燥间前端使用的气体为33℃,相对湿度为50%或2.5vol%的空气,首先这部分空气被降温到9℃,以便去除其中的水分,然后这部分干燥气体,将会与干燥间排出的气体进行混合,混合后的气体温度为24℃,湿度为0.07vol%,混合气体会被再次降温到10℃,然后混合气体大部分(95%)会被送回到干燥间内,一小部分(5%)会被当作清洗气流最终离开系统,最终干燥间内部的湿度控制在15ppm左右,温度控制在25℃。清洗流量低(5%)是该系统最大的优点,这可以显著的减少气体降温和加热耗能。

  干燥间内的水分主要来自人体,负极电极含有的水分,风淋门开关带入的气体等,需要据此设计气体流量以保证从干燥间内流出的气体湿度控制在100ppm,或者更低。为达到上述要求,气体流量要控制在20m3/s,干燥气体在干燥间内的停留时间为13.6min。

  预计干燥间内的产热功率为250kW,因此需要保证进入的干燥气温度为14℃,从而保证从干燥间内气体温度在25左右。

  那么我们现在来简单的计算一下在干燥间运行的过程中所需要的能耗功率,干燥机组的主制冷机最大功率为426kW,加上前端预制冷总制冷功率为483kW,假设功率系数为3.5,则总的制冷电功率为138kW,风机总功率为167kW,因此制冷和风机总功率为305kW,加热功率主要集中在后端的加热63kW和除湿轮的再生加热功率30kW,因此干燥机组的总操作功率为398kW。

  如果考虑制冷和风机动力由天然气供给,而天然气的效率为0.4,因此干燥机组的总功率就变为856kW。

  这样的一个干燥间的基础费用包含,设备成本为74,1000美元,每年的电费和天然气费用约为150,000美元,人工成本(14人为例)约为78,000美元,公共事业费用约为180,000美元。

  这还仅仅是干燥间投资成本,不包括干燥间内部用于电池生产的设备,像卷绕机,注液机,封口机等设备都需要投入巨额的资金。锂离子电池电极的匀浆、涂布、碾压和分切设备都是动辄几百万,所以锂离子电池行业不仅仅是一个技术密集型的行业,也是一个资本密集型的行业,投资锂电行业需要雄厚的资金基础和强大的技术支撑。

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