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投資鋰離子電池需要多少錢？干燥間成本分析
由于電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)快速發(fā)展，對(duì)鋰離子電池形成了巨大的市場(chǎng)需求，眾多電池廠家也紛紛擴(kuò)增產(chǎn)能，一些企業(yè)也借著這股東風(fēng)進(jìn)軍鋰離子電池產(chǎn)業(yè)，作為一個(gè)業(yè)內(nèi)人士，小編深知鋰離子電池產(chǎn)業(yè)并非看上去那么美。
鋰離子電池產(chǎn)業(yè)不僅初期的建設(shè)投資巨大，后期的運(yùn)營(yíng)也需要消耗巨額資金。今天小編就帶大家了解一下鋰離子電池產(chǎn)線上的重要一環(huán)——干燥間的投資和運(yùn)營(yíng)成本。
鋰離子電池的工作電壓可以高達(dá)4.2V，因此其電解液只能使用有機(jī)體系，通常采用的鋰鹽一般是六氟磷酸鋰，使得整個(gè)鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程對(duì)水分十分的敏感，因此干燥間是鋰離子電池，特別是規(guī)模化生產(chǎn)的鋰離子電池廠家所*的。
為了滿足鋰離子電池對(duì)水分控制的需求，通常干燥間水分需要控制在100ppm(體積分?jǐn)?shù))以下，整個(gè)空氣除濕和加熱升溫的過(guò)程需要消耗巨大的電量，以一個(gè)16000m3的干燥間為例，通常其動(dòng)力需求在400kW左右。
干燥間通常被設(shè)計(jì)為一個(gè)密封空間，其進(jìn)氣的水分含量通常被控制在15ppm左右，干燥空氣的流量一般是通過(guò)水分傳感器進(jìn)行控制，從而保證整個(gè)干燥間的空氣濕度維持在100ppm以下。本文將建立一個(gè)模型，用于分析干燥間投資與運(yùn)營(yíng)成本在鋰離子電池成本中所占的比例。
該模型設(shè)計(jì)每年生產(chǎn)能力為10,000組電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組，建設(shè)投資分為6年進(jìn)行償還，干燥間內(nèi)空間設(shè)計(jì)為16,000立方米。
干燥間前端使用的氣體為33℃，相對(duì)濕度為50%或2.5vol%的空氣，首先這部分空氣被降溫到9℃，以便去除其中的水分，然后這部分干燥氣體，將會(huì)與干燥間排出的氣體進(jìn)行混合，混合后的氣體溫度為24℃，濕度為0.07vol%，混合氣體會(huì)被再次降溫到10℃，然后混合氣體大部分(95%)會(huì)被送回到干燥間內(nèi)，一小部分(5%)會(huì)被當(dāng)作清洗氣流終離開(kāi)系統(tǒng)，終干燥間內(nèi)部的濕度控制在15ppm左右，溫度控制在25℃。清洗流量低(5%)是該系統(tǒng)大的優(yōu)點(diǎn)，這可以顯著的減少氣體降溫和加熱耗能。
干燥間內(nèi)的水分主要來(lái)自人體，負(fù)極電極含有的水分，風(fēng)淋門開(kāi)關(guān)帶入的氣體等，需要據(jù)此設(shè)計(jì)氣體流量以保證從干燥間內(nèi)流出的氣體濕度控制在100ppm，或者更低。為達(dá)到上述要求，氣體流量要控制在20m3/s，干燥氣體在干燥間內(nèi)的停留時(shí)間為13.6min。
預(yù)計(jì)干燥間內(nèi)的產(chǎn)熱功率為250kW，因此需要保證進(jìn)入的干燥氣溫度為14℃，從而保證從干燥間內(nèi)氣體溫度在25左右。
那么我們現(xiàn)在來(lái)簡(jiǎn)單的計(jì)算一下在干燥間運(yùn)行的過(guò)程中所需要的能耗功率，干燥機(jī)組的主制冷機(jī)大功率為426kW，加上前端預(yù)制冷總制冷功率為483kW，假設(shè)功率系數(shù)為3.5，則總的制冷電功率為138kW，風(fēng)機(jī)總功率為167kW，因此制冷和風(fēng)機(jī)總功率為305kW，加熱功率主要集中在后端的加熱63kW和除濕輪的再生加熱功率30kW，因此干燥機(jī)組的總操作功率為398kW。
如果考慮制冷和風(fēng)機(jī)動(dòng)力由天然氣供給，而天然氣的效率為0.4，因此干燥機(jī)組的總功率就變?yōu)?56kW。
這樣的一個(gè)干燥間的基礎(chǔ)費(fèi)用包含，設(shè)備成本為74,1000美元，每年的電費(fèi)和天然氣費(fèi)用約為150,000美元，人工成本(14人為例)約為78,000美元，公共事業(yè)費(fèi)用約為180,000美元。
這還僅僅是干燥間投資成本，不包括干燥間內(nèi)部用于電池生產(chǎn)的設(shè)備，像卷繞機(jī)，注液機(jī)，封口機(jī)等設(shè)備都需要投入巨額的資金。鋰離子電池電極的勻漿、涂布、碾壓和分切設(shè)備都是動(dòng)輒幾百萬(wàn)，所以鋰離子電池行業(yè)不僅僅是一個(gè)技術(shù)密集型的行業(yè)，也是一個(gè)資本密集型的行業(yè)，投資鋰電行業(yè)需要雄厚的資金基礎(chǔ)和強(qiáng)大的技術(shù)支撐。