锂电池材料工艺流程—隔膜和电解液！

近年来3C产品对锂电池需求量的稳定增加，以及随着新能源汽车的市场规模逐步扩大和储能电池的需求扩大，我国锂电池产量规模逐年扩大。2017年的《电池行业“十三五”发展规划》明确了行业发展目标，力求提高国际竞争力，实现2025年前“化学与物理电源行业全面由生产大国向强国转变”的大目标。

锂电池的关键原材料包括正极、负极、隔膜、电解液等，它们在动力电池、消费电池和储能电池市场都有广泛应用。正极材料成本约占总成本的35%，负极材料占总成本的比例为12%，隔膜材料占总成本的比例为12%，电解液材料占总成本的比例为13%。

系列专题本期内容将深入探讨隔膜材料和电解液材料在锂电材料行业中的工艺流程及商业模式等内容。

数据来源：格物致胜根据公开资料整理

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将PE粉料、助剂按一定比例进行预混合，再与PE粒料按一定比例加入双螺杆挤出机，同时向双螺杆挤出机中加入石蜡油，通过电加热方式将原料熔融、混合并经模头挤出成型。

前端配料的配比的一致性会影响到后端隔膜产品的一致性；目前配料有2种形式，一种是同步配料，一种是分步配料；应用占比比较高的是分布配料，产品均一性好，但对双螺杆挤出机的设备要求度高。

拉伸工艺段有2种拉伸形式，同步拉伸和分步拉伸，目前市场上分步拉伸的占比能达到85%以上。

异步拉伸是经过纵拉设备与横拉设备一次拉伸成型使基膜变薄变宽后，会通过测厚仪，测量幅宽进行一次切边成型；需要注意的是横拉设备类似于一个烘箱，对温度控制要求较高。

在密闭的设备内用二氯甲烷逆向接触，将膜片孔隙内的石蜡油萃取出来，同时防止二氯甲烷向空气中挥发。经过萃取后的膜片去烘干处理，孔隙内的二氯甲烷溶剂蒸发出来，得到成孔良好的膜片。

萃取设备有8个萃取槽，8个干燥槽，是密闭性比较好的设备。

精馏不在厂房内部，通往厂房外面的回收区进行，分为液相回收和气相回收。

这个系统为密闭状态，仅在通进空气打开泄气阀，回收回来的气相用风机来运输，液相用泵来运输；这块设备比较多，并且比较分散，这里会用到DCS系统，点位在1000点左右，由萃取设备自带。

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伴随着锂电行业的爆发式增长，锂电隔膜的需求量也大幅扩增，生产隔膜的厂家搭建新产线时都是优先考虑既有的、成熟的设备品牌，以达到短期内实现快速、稳定生产的需求。

产品应用：双螺杆挤出机是在隔膜生产中最重要的设备，生产厂商比较集中；一条隔膜生产线配备一台双螺杆挤出机。

产品介绍：双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机基础上发展起来的，由于具有良好的加料性能、混炼塑化性能、排气性能、挤出稳定性等特点，目前，锂电池隔膜行业基本已经全面应用双螺杆挤出机进行成型加工。

访谈发现：锂电池隔膜行业主要应用日本制钢所的生产线，占比约60%；其生产线主要应用于恩捷股份的隔膜生产工厂，并且恩捷现在已经买 断了日本制钢所的生产线；日本制钢所和东芝芝浦的生产线市场占比还在继续增大。

产品应用：横拉机在异步拉伸的隔膜生产线中配备两台，在同步拉伸的隔膜生产线中配备一台。

产品介绍：横拉机由导轨、链铗、保温箱、机架、调幅系统、入口转向装置、链条张紧、闭铗装置、入口调偏装置、主传动装置、开铗器、润滑系统、破膜检测器和排风系统等组成。

访谈发现：目前在隔膜生产中存在同步拉伸和分布拉伸2中方式，约8成以上的产线应用的都是异步拉伸，分纵拉、横拉2次拉伸；横拉机属于隔膜产线的主线品牌，一般由挤出机的设备厂商配套提供。在异步拉伸工艺中，二次横拉用到的和横拉机电柜配置，相当于是一次横拉配置的缩小版。

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目前整个项目招标一般分为土建、净化工程、管道工程、高低压分配、安装五部分；主线设备购买是采购行为，不进行招标，部分辅助设备会进行招标；行业内没有做总包的公司；公辅一般放在安装工程里一期进行招标；一般是5部分分开招标，主线设备购买不进行招标，这种情况占比能达80%以上。

隔膜行业没有产线总包的概念，主线设备供应商决定了据大部分自动化产品的应用，产线设备商具有一定程度上产线集成商的色彩。

锂电池隔膜行业自动化设备可分为：产线设备配套、产线辅助设备配套和其他3类，由于新建基地比较注重投产的效率，业主对于产线设备配套、产线辅助设备配套相关的电控柜不会进行太多的品牌要求，所以销售重点应该集中在其他类，包括MES系统、仪表、随机面板等。

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电解液材料有不同的产品类型，但不同类型的电解液生产工艺一致，仅添加的部分原料有区别，生产所需的设备配置是一致的。

2021年，全球锂离子电池电解液出货量为61.2万吨，同比增长83.2%，其中中国企业锂离子电池电解液出货量为50.7万吨，同比增长88.5%，占全球电解液出货量的82.8%，未来2年，随着锂电池的需求增长，锂电池电解液行业也会维持在比较高的增速。

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不同类型的电解液生产工艺一致，仅添加的部分原料有区别，且各型号电解液生产设备均专线专用；电解液核心点在于配方，对于产线设备要求普遍不高，同时，设备与设备之间用不锈钢管道封闭连接，是全封闭性生产；电解液生产设备中要求最高的是计量部分，涉及的相关设备是电子秤和流量计；其余设备釜、罐之类的没有太高技术要求，不注重品牌，注重售后保修。

进料：原料溶剂由储罐通过磁力泵经密闭管道输送至车间称重罐内，称重罐按照生产配方的要求准确计量后密闭输送至配制釜中；搅拌：原料溶剂输送至配制釜中进行充分搅拌。

磁力泵是根据主原料配备的，5种主原料（碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯），每种主原料会配备2个磁力泵。

包装桶清洗分为外购新桶清洗和回收桶清洗，自动化程度逐渐提高。新建电解液生产基地项目配置的洗桶车间基本都是半自动化模式，独立于DCS之外，单独应用了PLC，进行独立控制，PLC点位在200点以内；配备的自动洗桶机会同时用到变频和伺服，变频用于控制冲水的速度，伺服控制桶放置的位置，都是小功率段的，一般是洗桶设备自带。

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总体上看，锂电池电解液行业对设备品牌要求不高，罐、釜、自动洗桶机之类的设备主要注重售后保修期，设备技术含量不高，一般都是找国内厂商做，选固定合作伙伴或就近找厂商做；磁力泵、流量计、电子秤比较注重精度，以外资品牌或国内一线品牌为主。

产品应用：磁力泵在电解液行业一般是用来主原料的输送，一种主原料会配备2台磁力泵。

产品介绍：磁力泵主要由泵头、磁力传动器（磁缸）、电动机、底座等几部分零件组成。磁力泵能实现动力的无接触同步传递，将容易泄露的动密封结构转化为零泄漏的静密封结构。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题。 

访谈发现：在生产实践中，1台磁力泵会配备2台低功率段的变频器，其中一台变频器做备用；磁力泵配备的变频器会接入DCS系统中，由DCS进行调节输送，若其中一台变频器出现故障，可由DCS进行自动切换使用备用变频器；一般只有主原料输送会用到磁力泵，其他原料、助剂等的输送是通过采用氮气正压输送；磁力泵应用以外资品牌为主，一般由业主单独采购。

产品应用：自动洗桶机（半自动）：需要人把电解液桶的盖、罐装的头都拆掉，再把桶/罐推进去之后进入自动清洗动作，期间需要人工进行勾兑清洗剂、检查桶内壁等；自动洗桶机（全自动）：直接进入清洗动作，期间需要人工进行勾兑清洗剂、检查桶内壁等。

产品介绍：自动洗桶机由单独的一套PLC系统进行控制，自动进行桶/罐的清洗动作；该套系统同时配备有小功率的伺服和变频，伺服用来控制桶放置的位置，变频用来控制冲水速度等；自动洗桶机配备的PLC点数一般在200点以内。

访谈发现：自动洗桶机一般由业主进行整套采购，且包括自动洗桶机的安装和调试都是有设备厂家提供，不另属于安装包；自动洗桶机会另外配备PLC系统，单独进行控制，不接入总DCS系统；业主一般不会可以对该套PLC系统进行指定，由自动洗桶机配备，一般常用三菱和西门子的系统；同时，自动洗桶机会配备变频和伺服，也由设备商决定。

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