博一新能源微热管阵列技术开启电池节能制造新时代

介绍

  随着比亚迪、宁德时代等巨头的崛起，近年来中国新能源汽车和动力电池产业一路高歌猛进，引领全球新一轮能源革命。但与此同时，产业高质量发展中的高能耗和环保等问题也比较突出，亟待改善。

  全球对于低碳、环保、节能等方面的关注度持续升温。在“双碳”目标愿景下，锂电池生产企业如何在保证高质量生产制造的同时，减少能耗与碳排放，同时带来较高的经济效益，成为公司发展的首要目标之一。

  今年6月，欧洲议会通过了欧盟《新电池法》。根据该法规，自 2024年开始，未来新的电动汽车(EV)电池、LMT 电池和容量大于2kWh 的工业电池，一定要具有碳足迹声明和标签，以及数字电池护照才能进入欧盟市场。这在某种程度上预示着，节能低碳慢慢的变成了电池企业一定要修炼的核心技能之一。

  从某种程度上来说，现在电池生产企业的工艺基本相同，大部分工段(如涂布烘干、真空烘烤)或设备(如转轮除湿机)采用蒸汽为热源;转轮除湿机的各级表冷采用水冷机组制冷的冷冻水，以及NMP冷凝回收也需要大量冷冻水。无论是烘干、烘烤或是转轮除湿及NMP的降温冷凝，都有大量的余热外排或者由冷冻水冷却，造成大量能量的双重浪费;此外在隧道式烘箱或除湿机中的蒸汽加热过程中，凝结水的闪蒸气基本外排，也造成能源的浪费。

  根据国际研究机构麦肯锡公司的数据，在电动汽车的制作的完整过程中，高达60%的二氧化碳排放来自电池制作的完整过程。据业内大致测算，电池生产平均碳排放在60公斤-120公斤每度电，平均是100公斤每度电。按此计算，全球2022年锂电池产量680GWh，碳排放最高到8000万吨，中国的动力电池碳排放超过5760万吨。预计2025年全球动力电池出货量会达到1730GWh，中国的动力电池有一定的概率会达到1.5亿吨的碳排放。

  同时，随着材料成本和能源价格的上涨，锂电池制造公司制作成本趋高，多数企业能源成本占制造总成本的10%以上。能源成本最重要的包含天然气及电力，大部分用来生产蒸汽及制冷，用于涂布烘干、真空烘烤、化成、高温静置、及除湿机转轮的脱附再生等工序，以及室内空气环境净化。因此，如何通过工艺革新和设备改造推动节能增效、实现低碳排放，慢慢的变成了电池企业关注的焦点。

  当下，包括宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、欣旺达、蜂巢能源、远景动力、孚能科技、国轩高科、瑞浦兰钧等业内主流电池厂商都在积极探索低碳化、零碳化生产方式。除了采用清洁的能源、低碳化的材料，如果能有技术方法不改变现在稳定的工艺，只针对工艺中废热进行高效回收利用，同时对用冷系统来进行科学的节能改造，将能源成本降低，是业内最为期盼的。

  “博一新能源与国内数十家企业就再次生产的能源应用、绿能覆盖等开展合作，并为国内260多家高耗能公司可以提供免费工业节能诊断服务。”博一新能源负责人向电池中国表示，自2019年开始，该公司一直是国家工信部节能诊断服务商，博一节能系统技术及装备入选国家工信部《工业节能技术推荐目录》。

  据了解，成立于2017年的博一新能源，一直以“变废为宝、梯级用能、循环用能”为节能原则，致力于工业和建筑节能。公司基于国际知名热控专家赵耀华教授的超级导热材料—微热管阵列为“根技术”，结合微纳尺度强化换热技术和传热传质系统理论，研发出了一系列具有国际领先水平的高效换热及高效热控技术与产品。

  通过综合运用微热管阵列的高效余热、余冷利用等技术，博一新能源开发了应用于不同工业场景下的节能设备、节能系统及智能化运行管理系统，构建精细化的能源综合管理平台。目前，公司的主要产业领域涉及：高效功能性热导材料、智慧清洁能源的多能互补供能(冷、热、电)三联供技术、工业节能与余能(余热、余冷)综合利用技术、动力锂电池包技术等。

  “公司的产品是基于赵耀华教授自主研发的国际专利超级导热材料—微热管阵列，该技术处于国际领先水平，具有广泛的市场需求和工业化应用前景。”博一新能源负责人表示。

  据了解，微热管阵列承压能力强、接触热阻小、均温性好、可加工性强、轻量、超薄，其热传导率是同样金属材质的5000倍以上，是石墨烯的200倍。微热管阵列材料可以大量使用于各种热问题，具有目前常规热管不可比拟的优良特性;基于微热管阵列材料的高效换热系统，可极大提高能源的利用效率。

  截至目前，博一新能源已经实施了多个领域的工业节能改造项目;近年来蒸蒸日上的新能源，是博一新能源重点开拓的领域之一。博一新能源负责人向电池中国介绍，安徽利维能动力电池公司生产的全部过程的整个余热回收节约能源改造、制冷系统科学合理的匹配及协同，是微热管阵列换热系统高效用能体系在锂电池生产的全部过程应用的样板项目，也是锂电池企业首个系统节能应用的项目。一年半的运行数据表明，该节能系统每年可为利维能公司节约25%的蒸汽和20%的制冷电费。

  第一类措施：高效余热回收，这中间还包括对转轮除湿机再生外排风(温度在50–60℃)余热进行高效回收，用于预热转轮除湿机的再生风进风，有效地降低了除湿机转轮脱附再生过程使用的蒸汽消耗量;冷凝水及其闪蒸汽近100%的余热无压差回收利用;涂布烘干排气余热回收用于预热涂布机循环新风，博一换热效率达到85%以上(远高于传统器45%-65%换热效率)。

  目前锅炉排烟的余热回收大多用于预热锅炉补水，这实际是一种浪费(冷凝回水温度已足够高)。博一新能源对锅炉排烟余热进行回收用于助燃风的预热，可使锅炉节省约10%的天燃气;对于导热油锅炉，其高温排烟余热回收利用于助燃风的预热，锅炉可节省15%的天燃气。

  第二类措施：制冷节能。通过对自然冷能的高效利用，实现冷源系统季节性的大幅节电;利用高效换热技术，实现表冷器的高效换热、NMP的高效冷凝，大幅节省制冷能耗;利用博一独有的高效谷电蓄冷技术，实现电力的移峰填谷。根据目前已改造运行案例，制冷用电折算成平均效益约为每年150万元/GWh。

  “利维能节能系统投入到正常的使用中后，提高了公司能源使用的效率，减少了公司天然气和电力的消耗，可为公司每年节省能耗费用约 1200 万元。”博一新能源负责人表示。

  在碳中和的时代潮流中，博一新能源以打造世界一流节能企业为目标，积极践行“碳达峰”“碳中和”的国家战略，大力推进国家重点行业和重要领域节能体系建设，致力于成为产业绿色发展的节能专家，积极争当全球新型节能储能领域企业领跑者。