高工锂電專訪中南大學胡國榮：數智化賦能锂電正極材料“降本降耗”

　　2023年末,锂電市場拐點未至,材料端持續承壓。

　　一方面,受到前兩年大幅擴産的影響,行業進入嚴重結構性産能過剩階段,高端産能、高質量産品成為锂電市場的“硬通貨”。這對材料企業的制造加工能力、規模交付能力都提出了更高挑戰。

　　另一方面,降本仍是材料企業想要取得經營優勢、供應鍊優勢的必然條件。在終端市場補貼退坡、油電同價的影響下,成本的情緒傳導至整個産業鍊,下遊市場對材料端的價格愈發敏感。

　　在此背景下,對于锂電材料企業尤其是正極材料企業而言,需要做到在承受原材料成本波動、下遊壓價雙重影響的同時提質提效,才能在此輪行業洗牌中生存下來。 對此,從産業到企業,都在尋求多元解法。

　　研發創新上,以磷酸錳鐵锂、高鎳三元、矽基負極等為代表的新材料量産及應用不斷推進;供應鍊管理上,一體化布局、海外市場的開發等都是頭部企業布局的重要方向;生産管理上,引入自動化、數字化、智能化,實現數智化制造生産則是關鍵手段。

　　作為具有全球競争力的新能源整廠數智化專家,格創東智多年來深耕新能源産業鍊,為新能源企業提供從咨詢到交付的全棧式智能制造解決方案,從生産、設備、品質、能源、物流等多個維度入手,為新能源産業提供全鍊條數智化升級。

　　近日,格創東智與中南大學胡國榮教授團隊簽署戰略合作協議 。根據合作協議,雙方将深度融合,協同發展,圍繞新能源産業智能制造升級展開密切合作,合力推動锂電正極材料智能化升級。此外,為進一步加強新能源锂電智能制造研發創新,格創東智特聘胡國榮教授為格創東智新能源專家顧問。

　　胡國榮教授接受了高工锂電的專訪。在采訪中,胡國榮教授對正極材料産業目前的挑戰與風險、未來的發展趨勢以及數智化如何賦能降本提效等方面進行了深入解讀。

　　随着動力電池邁入TWh時代,锂電核心材料的生産也開始向更大規模的産能躍升。材料企業面臨着哪些新的挑戰?

　　胡國榮教授: 目前來看,锂電材料産業主要面臨着兩點的挑戰。第一點在于,锂電材料正在進行從新材料轉變為大宗材料的概念轉變 ,對于生産設備而言存在單台設備産能受限的“卡脖子”情景。另外,假若生産産線使用了多台來自于不同供應商的設備,對産品的一緻性也會産生影響。

　　第二點在于,大規模制造時代下,對生産要素的要求将會提高 。從正極材料領域來講,行業利潤逐漸降低,這将對生産要素的成本要求更為敏感,企業需要選擇生産要素具備成本優勢的地方進行,并在制造過程中持續貫穿“成本”理念。

　　目前動力電池降本壓力巨大,傳導到材料環節,數智化如何實現材料環節的降本增效?如何幫助正極材料産業升級、給企業帶來實質性的改變呢?

　　胡國榮教授: 數智化将從研發效率提升、數據驅動的工藝和質量優化、智能化材料生産管控、材料設備全生命周期管理等助力材料産業的升級。

　　從産品質量上來看,數智化将助力提升産品質量與一緻性的提升。 由于材料生産過程中由于本身工序較多,影響産品質量的因素和指标的也非常多,數智化能夠更的把握和控制這些指标;數字化模型、數字化平台管理能夠實現産能提升後的人機科化,從而提高一緻性。

　　從降低成本上來看,從研發到生産的全面實現數字化,将大幅降低成本。

　　研發方面,在材料基因化的背景下,數字化計算可以通過數學模型進行模拟,從而降低新材料研發成本和試錯成本;生産方面,材料生産環節設備多工序多,如果從生産工藝控制、品質管控、社會管理方面實行全程智能化和數字化,就能夠提高提高良品率的同時降低生産能耗;設備方面,在制造裝備大型化、産線規模化的趨勢下,數智化手段可以提高設備利用率、合理調控利用資源,降低生産能耗從而提升加工利潤。

　　此外,數智化也将為材料企業出海助力。法律法規、地域文化差異造成的海外人力成本一直是锂電企業出海的困境之一。數智化可以幫助企業實現遠程調控,減少人員用工成本。

　　加強碳管理、實現減碳甚至零碳已成為锂電産業的重要考量維度。材料企業作為産業鍊能耗較大的環節,如何推進零碳變革,數字化管理是否可以更好地推動碳足迹追溯及減碳?

　　胡國榮教授: 锂電材料産業本身屬于高能耗制造業,以磷酸鐵锂舉例,生産一噸磷酸鐵锂需要消耗近4000度電。另外,随着大規模制造時代來臨,材料生産單台設備産能小導緻生産線産能水平低,進而能耗消耗大。

　　數智化将從兩個方面推動材料端的零碳生産。一方面,利用數智化手段産線産能大幅度提升,從而降低能耗。 10年前,生産1噸磷酸鐵锂需要1萬多度以上的電,現在産線産能提高以後,用電能耗将降低三四千度左右。未來,在數智化手段的助力下,産線産能将提高2~3倍,那能耗還會繼續降可能會降一倍以下;另一方面,在生産管理與運營上,智能化和數字化手段将會做到優化生産工藝和資源利用, 如根據峰谷用電調節不同設備生産加工時間,從而進一步降低能耗。

　　目前國内锂電材料企業的數字化進展如何?在推進數字化的進程中主要面臨哪些問題?

　　胡國榮教授: 推進數字化、智能化、自動化是一個循序漸進的過程。目前來看,锂電材料行業内數字化、智能化轉型正從觀念、目标、口号過渡至具體方案落地、逐步向锂電全域工廠滲透。

　　在推進數智化的過程中,面臨着硬件與軟件兩方面的問題。 硬件上,由于目前業内産線多數由單個數字化設備組成,水平不統一,實現整體全智能化仍有很多問題需要解決;軟件上,目前材料企業生産線運營管理的數字化水平比較低,尤其體現在在質量控制上,例如異常報警、産品追溯等方面仍存在缺陷。

　　格創東智與胡國榮教授團隊強強聯合,推動锂電正極材料智能化升級。目前具體的進展如何?将會從哪些方面賦能正極材料産業的數智化建設?

　　胡國榮教授: 锂電行業是一個野蠻生長的行業,實現了從無到有的跨越,目前正處于從有到好的發展階段,需要各細分領域内具備經驗與技術優勢的企業進行引領和賦能。 其中,格創東智作為TCL戰略孵化企業,将充分發揮在半導體行業積累的技術與經驗優勢,為新能源産業提供全鍊條數智化升級。

　　我從1998年開始從事锂電正極材料的研發,對于格創東智,就将毫無保留地發揮專業之長,與格創東智一道,聚焦新能源智能制造亟待突破和發展的長遠性、戰略性重大難題, 鑽研和落地新技術、新模式,推進新能源行業智能制造創新升級。

　　此次合作,雙方将在锂電正極材料行業中共享技術、人才與市場資源,緻力于應用系統開發與項目的成功實施,推動锂電正極材料智能化升級。 同時,雙方将聯合共研大數據,賦能研發效率提升、數據驅動的工藝和質量優化、智能化材料生産管控、正極材料設備全生命周期管理、能源及雙碳管理解決方案。

　　後記:

　　胡國榮教授是中南大學教授、博士生導師、國務院政府特殊津貼專家,現任先進電池材料教育部工程研究中心技術委員會副主任,其主持锂電池材料的研究室團隊是國内最早從事锂電池正極材料的研發及産業化的團隊,科研成果孵化出锂電池正極材料企業多家。

　　其任職所在的中南大學是新能源領域的領頭羊高校,被譽為中國新能源(600617)行業的“黃埔軍校”,培養了國内新能源電池産業75%的行業企業家人才。比亞迪(002594)、甯德時代(300750)、三一锂電、格林美(002340)、等企業的核心技術人員也與中南大學聯系密切。

　　此次合作将推動中國新能源産業數智化領域的不斷創新突破,為新能源數智化升級貢獻力量。