“我不反對‘卷’，一點不反對‘卷’，正因為‘卷’，我們才能實現(xiàn)把電動車‘卷’到跟燃油車一樣甚至更低的價格。”在第五屆新能源汽車及動力電池(CIBF2024重慶)國際交流會上，信諾先端熱工科技(蘇州)有限公司創(chuàng)始人/總經(jīng)理吳楨博士在演講中表示，(但)“低水平的內(nèi)卷也是造成鋰電行業(yè)進入‘寒冬’的原因之一。”

面對當前鋰電行業(yè)正在經(jīng)歷的“內(nèi)卷”與“寒冬”，吳楨博士認為，要跨越“寒冬”，穿越周期，就要將成本極致化，而高水平的“內(nèi)卷”就是通過產(chǎn)品、工藝、設備的技術創(chuàng)新來不斷實現(xiàn)綜合成本的持續(xù)降低。信諾先端專注于電池材料高溫煅燒這一非常關鍵的環(huán)節(jié)，其開發(fā)團隊在十幾年工業(yè)窯爐技術積累的基礎上，潛心4年開發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權的無輥電側(cè)熱臺車窯這一全新技術，具備高產(chǎn)、低耗、運行穩(wěn)定、溫度均勻性好等特點，將助力鋰電企業(yè)在“寒冬”期建立起核心差異化的優(yōu)勢。

據(jù)吳楨介紹，信諾先端開發(fā)的無輥電側(cè)熱臺車窯高溫煅燒技術已在2023年實現(xiàn)商業(yè)化落地。首套投用于三元材料客戶的純氧氣氛的連續(xù)式產(chǎn)線，實現(xiàn)了單線產(chǎn)能翻倍，單噸能耗降低20%左右的預期效果;溫度均勻性方面也滿足了高鎳和中鎳三元產(chǎn)品的需求;設備整體運行非常穩(wěn)定，且不需要輥棒;同時，設備的運營和維修也更為簡便。

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正極材料高溫煅燒技術的演變

在鋰電行業(yè)發(fā)展的20多年時間里，正極材料窯爐技術經(jīng)歷了梭式窯、推板窯、輥道窯的技術迭代，生產(chǎn)經(jīng)歷了從間歇式到連續(xù)式，并不斷地通過提高爐腔內(nèi)堆放的匣缽數(shù)量來提升窯爐的單線產(chǎn)能。窯爐技術和設備持續(xù)迭代背后的驅(qū)動力，主要是行業(yè)對產(chǎn)能提升和能耗降低的持續(xù)追求。

吳楨表示，正極材料高溫煅燒技術的顛覆性變革都是在上一代主流設備發(fā)展進入瓶頸期，進而催生出新一代技術。當前，受制于輥棒、溫度均勻性等的限制，輥道窯發(fā)展已到達瓶頸期，這對于設備和材料企業(yè)來講，“都是換道超車的好時機”。

“輥道窯技術從最初的兩列兩層，發(fā)展到現(xiàn)在的六列雙層，我們認為基本上已經(jīng)到達了天花板?！痹趨菢E看來，當前輥道窯還存在以下痛點：

一是產(chǎn)能，輥棒的機械強度、長度限制對產(chǎn)能及產(chǎn)線運營穩(wěn)定性的影響;

二是溫場，不斷向輥道窯增加匣缽堆垛數(shù)量對溫度均勻性影響較大;

三是氣流，尤其對于三元正極，底層匣缽氣流輸送不順暢，因此不少產(chǎn)品必須通過單層方法來煅燒;

四是能耗，輥道窯爐腔內(nèi)空間利用率不高導致能耗較大。

02

無輥電側(cè)熱臺車窯的技術創(chuàng)新點

針對上述痛點，吳楨向與會者分享了信諾先端獨有的創(chuàng)新技術 - 無輥電側(cè)熱臺車窯從物料的輸運機構、窯爐構型、加熱布局及進排氣機構等方面，進行的全面創(chuàng)新。

運輸機構方面，據(jù)吳楨介紹，無輥電側(cè)熱臺車窯全面取消了輥棒，新的運輸機構可以承載更多的物料，進而實現(xiàn)產(chǎn)能的大幅提升。據(jù)介紹，該項技術借鑒了傳統(tǒng)隧道窯中軌道和臺車的概念，將輥棒替換為臺車，載重非常大，能承載更多的物料;采用輪軌式的運輸，更加平穩(wěn)可控;此外，基本上不會產(chǎn)生易損品和易耗品，更便于維護。

窯爐構型和加熱布局方面，則通過重新設計，以滿足溫度均勻性、氣氛控制及能耗降低的要求。吳楨介紹稱，無輥電側(cè)熱臺車窯改變了輥道窯中加熱器和匣缽沿水平方向的布局，變?yōu)樨Q直方向布局，匣缽保持兩列的狀態(tài)往高處堆疊，加熱布局隨之變化，加熱器垂直安裝，瘦高狀的爐腔(結(jié)構更為緊湊)使得空間利用率提高約50%，且后續(xù)有望進一步提高。提升產(chǎn)能的同時，也有利于降低能耗和氣耗。

進排氣機構方面，將進/排氣機構設置在窯壁兩側(cè)，使工藝氣體能高效地進入底層匣缽。將原來輥道窯中底進氣/頂排氣，垂直方向“自下而上”的氣流方式，變?yōu)閯?chuàng)新的水平氣流，這樣做更有利于氣流進入匣缽內(nèi)部，當氣流從匣缽另一側(cè)排出時，還可將匣缽內(nèi)部的廢氣有效排出。

采用兩側(cè)設置進/排氣機構的方式，一方面排氣口數(shù)量不受窯爐結(jié)構強度的限制，可以根據(jù)工藝的需要在對應溫區(qū)上的窯體設置合理的數(shù)量，并且排氣口離匣缽距離非常近，方便將大量的廢氣迅速排出。

另一方面，進/排氣機構的組合設計非常靈活，可以根據(jù)不同溫度段物料發(fā)生的不同反應采用不同的組合方式，比如可以設計為兩側(cè)進氣、頂排氣，也可以一側(cè)進、一側(cè)排/頂排氣，可以形成多種不同的組合類型。

溫度均勻性方面，目前，用硅碳棒加熱的方式，在兩列十層的匣缽排布模式用傳統(tǒng)的測溫塊方式測量溫度均勻性，已實現(xiàn)±6℃以內(nèi)(達到六列雙層輥道窯的同一水平)。

氣密性方面，由于取消了輥棒，無輥電側(cè)熱臺車窯的爐體便不存在大量的輥棒穿孔，更利于提高窯體的氣密性。吳楨表示，在三元材料的連續(xù)式產(chǎn)線的實際運行過程中，做氣氛切換時，空氣切換到純氧2小時后基本上爐內(nèi)的氧濃度已超過99%。在正常的高鎳三元運行期間，恒溫段基本上能保持在99%以上，升溫段可以保持在98%以上的氧濃度。

產(chǎn)能提升方面，從目前已經(jīng)落地的技術看(針對鋰電三元正極材料一燒)，產(chǎn)能是四列雙層的一倍，相對于六列雙層提高了50%。吳楨指出，未來隨著技術的迭代，有效加熱長度再提高之后，可以再多疊放兩層匣缽，預計產(chǎn)能可以再增加25%。

此外，無輥電側(cè)熱臺車窯可以把匣缽的長寬再做大一點，例如單個匣缽如果長、寬各增加7厘米，能夠在不增加物料裝填厚度的情況下，將每個匣缽的物料裝載量提高40%以上，有利于進一步提升窯爐的單線產(chǎn)能?！皩τ诹姿徼F鋰來講，可以實現(xiàn)70米左右的窯體達到將近1.5萬噸的產(chǎn)能，達到六列雙層輥道窯的一倍以上”，吳楨表示。

節(jié)能方面，以目前已經(jīng)落地的技術為例，客戶在連續(xù)6個月的運行中，鋰電三元正極材料一燒，平均耗電2100度/噸，而目前輥道窯差不多是2500度-2800度/噸，節(jié)電約20%。

“目前，無輥電側(cè)熱臺車窯高溫煅燒技術正在從正極材料向更多領域進行推廣，比如鈉電負極、固態(tài)電解質(zhì)、氧化物等，同時也在進行高溫煅燒和CVD包覆一體化設備的研發(fā)?！闭雇磥恚瑓菢E博士表示，這個創(chuàng)新技術平臺具有很大的可拓展性，信諾先端期望與客戶深度合作，打造高定制化的高溫煅燒產(chǎn)線，幫助客戶形成具有獨特的工藝加設備的核心競爭力，在更高水平上“卷”。另外，信諾先端也將核心專利做了海外布局，可以幫助國內(nèi)的材料企業(yè)出海去“卷”。