U.S. Battery | US L16/L16E/L16HC XC2 -美國US蓄電池制造

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工業(yè)氣體在電池行業(yè)中應(yīng)用前景

　　紫氣東來

　　進入21世紀以來，全球能源緊張和環(huán)境污染的問題不斷加劇。由于我國的能源特點是“多煤少油貧氣”；因此，我國在石油能源方面面臨的壓力更是十分巨大。面對這種日益突出的全球能源危機形勢，同時，為了解決長期使用石化燃料而造成的環(huán)境破壞問題，我國制定了碳達峰和碳中和的時間表，并隨之開始大力發(fā)展的開發(fā)和應(yīng)用。

　　1動力電池發(fā)展勢頭迅猛

　　一般來說，主要包括水力、風(fēng)能、光伏、核能、生物質(zhì)能源；而從具體應(yīng)用方面來看，目前應(yīng)用場景廣，利用率，對石化燃料替代性好的就是鋰電，特別是作為汽車動力來源使用的鋰電池，是目前當中，使用廣泛一種的方式。我國政府也把汽車的推廣作為用替代石化燃料的一個重要戰(zhàn)略部署開始安排實施。

　　從2014年開始，從國務(wù)院到各地方政府都開始不斷頒布推廣汽車的各項政策，并不斷建設(shè)有利于汽車普及的各種配套設(shè)置。2020年11月2日，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，其中的規(guī)劃要求“到 2025 年，我國汽車新車銷量占比達到20%左右?！?/p>

　　在政策利好的不斷刺激下，我國汽車的銷量增長迅猛。目前，我國已經(jīng)成為全世界大的汽車市場和增長率的汽車市場。由于整車銷量的井噴式增長，作為汽車核心的動力電池的銷量也同樣迎來了爆炸式的增長，進而也帶來了動力電池整個產(chǎn)業(yè)鏈的巨大發(fā)展。

　　動力鋰電池主要由四個部分組成，分別是正極材料、負極材料、電解液和電池隔膜。近些年，這四個部分材料的銷量不僅出現(xiàn)巨量增長，材料價格也同樣一路看漲。這四個材料的生產(chǎn)商們都在各地擴產(chǎn)投資，由此也直接引發(fā)了各個生產(chǎn)商對于工業(yè)氣體的大量需求。因正極材料，負極材料以及電解液的生產(chǎn)工藝中要求，必須要使用氧氣和氮氣這類大宗工業(yè)氣體作為氧化氣氛或保護氣氛進入到生產(chǎn)裝置當中。

　　2動力電池對于工業(yè)氣體的剛性需求

　　2.1正極材料

　　正極材料在動力電池的組成材料中成本約為40%，是占比大的部分。正極材料的工藝路線包括錳酸鋰、鈷酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰等四種生產(chǎn)工藝。目前被動力電池廠選用廣的是三元材料和磷酸鐵鋰兩種生產(chǎn)工藝，這兩種工藝在生產(chǎn)正極材料時都會大量使用工業(yè)氣體。

　　三元材料，無論是鎳鈷鋁還是鎳鈷錳，都需要在生產(chǎn)過程將三種金屬材料與鋰來混合制備。因金屬鎳從正二價變到正三價需要在富氧環(huán)境中完成，而三元材料的制備過程需要使用大量氧氣。

　　磷酸鐵鋰的生產(chǎn)裝置為焙燒爐。在爐體內(nèi)的燃燒過程中，碳將三價鐵還原為二價鐵來制備磷酸鐵鋰。在整個制備過程中都需要使用純氮氣作為保護氣，以免生產(chǎn)原料被氧化而成為廢品。

　　2.2 負極材料

　　負極材料主要分為兩大類：碳材料和非碳材料。其中碳材料又分為石墨和無定形碳，如天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、軟炭(如焦炭)和一些硬炭等；其他非碳負極材料有氮化物、硅基材料、錫基材料、鈦基材料、合金材料等。

　　目前主流的負極材料是天然石墨、人造石墨和中間相碳微球。在負極材料的制備過程中，石墨粉等原料需要先混合，再通過燒結(jié)爐的溫焙燒來烘干。在燒結(jié)爐中需，要大量氮氣來制造惰性氣氛，以避焙燒過程中混合原料被氧化。

　　2.3 電解液

　　動力電池的電解液中主要的成分是六氟磷酸鋰，約占到電解液總成本的43%。目前成熟的六氟磷酸鋰制備工藝，就是采用無水氟化氫作為非水溶劑，來使氟化學(xué)物和磷進行化學(xué)反應(yīng)而生成六氟磷酸鋰。整個的反應(yīng)過程需要在純氮氣的保護氣氛中進行。

　　從上述介紹中可以了解，動力電池的四個組成部分中，有三個部分的材料制備都必須使用到工業(yè)氣體。由此可見：工業(yè)氣體對于動力電池行業(yè)有巨大輔助作用。

　　3工業(yè)氣體在動力電池行業(yè)的前景展望

　　由于汽車發(fā)展的強力帶動作用，相關(guān)企業(yè)對動力電池的正極材料、負極材料和電解液的六氟磷酸鋰的產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模不斷增大。據(jù)國際能源網(wǎng)在2022年1月份統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，在已經(jīng)過去的2021年，動力電池全行業(yè)的整體投資金額超過了6700億，而材料行業(yè)的投資占比超過一半。其中，正極材料的投資額約為2277億，負極材料的投資額為552億，電解液的投資額為487億，隔膜材料的投資為682億。

　　不僅行業(yè)廠商看好動力電池的發(fā)展前景，資本投資也同樣看多動力電池的速增長。據(jù)天風(fēng)證券（601162）股份在2022年3月給出的預(yù)測數(shù)據(jù)，從2022年到2025年，動力電池全行業(yè)的復(fù)合增長率可以達到46%，遠遠于其他制造業(yè)行業(yè)。

　　因此，作為動力電池材料生產(chǎn)工藝中必不可少的工業(yè)氣體行業(yè)也同樣會被帶動而增長。

　　對于前述的正極材料，負極材料和六氟磷酸鋰廠商來說，因其生產(chǎn)規(guī)模的擴大，他們對于工業(yè)氣體的供應(yīng)方式也產(chǎn)生了較大的需求變化。采用液氧或液氮的供應(yīng)方式已經(jīng)遠遠無法滿足這些廠商對于氣體的需求，同時也由于采用液體供應(yīng)的方式成本一直居不下，目前動力電池材料的廠商們都紛紛選擇采用工業(yè)氣體的現(xiàn)場制氣設(shè)備來滿足氣體使用需求。

　　一般來說，采用現(xiàn)場制氣設(shè)備來供應(yīng)工業(yè)氣體的方式有兩種，一種是動力電池材料的廠商自主投資制氣設(shè)備，并自主操作運行供氣。另一種是由第三方氣體公司來投資制氣設(shè)備，并負責(zé)現(xiàn)場操作供氣，而動力電池材料的生產(chǎn)商僅支付氣體使用費。

　　因第三方供氣模式可不占用動力電池材料制造商的資金，并便于動力電池材料制造商順應(yīng)市場需求快速擴大生產(chǎn)規(guī)模而不用受到資金緊張的限制，同時也解決了動力電池材料制造商因為不熟悉制氣設(shè)備而造成的設(shè)備運行不順暢，進而影響生產(chǎn)；越來越多的動力電池材料制造商選擇第三方供氣模式來解決他們增長的用氣需求。

　　可以預(yù)見，隨著動力電池行業(yè)規(guī)模不斷發(fā)展，工藝技術(shù)不斷升級，用氣規(guī)模和種類也在不斷提升。第三方供氣模式將會以其更、更、更經(jīng)濟的優(yōu)勢成為供應(yīng)模式的主流。

　　當前國內(nèi)外氣體企業(yè)已關(guān)注我國在該的用氣市場，其中深圳海格金谷公司憑借行業(yè)布局較早，和成熟的服務(wù)能力，在電池行業(yè)第三方供氣市場占有超過20%的份額。盈德氣體、廣鋼氣體、加力氣體等企業(yè)也相繼發(fā)力進入。相信隨著上述氣體公司的進入和引領(lǐng)，電池行業(yè)未來的用氣模式會逐步以第三方供氣模式為主流，同時電池行業(yè)也會迅速成為工業(yè)氣體行業(yè)的新熱點并創(chuàng)造可觀的行業(yè)產(chǎn)值。