高工锂电专访中南大学胡国荣：数智化赋能锂电正极材料“降本降耗”

　　2023年末,锂电市场拐点未至,材料端持续承压。

　　一方面,受到前两年大幅扩产的影响,行业进入严重结构性产能过剩阶段,高端产能、高质量产品成为锂电市场的“硬通货”。这对材料企业的制造加工能力、规模交付能力都提出了更高挑战。

　　另一方面,降本仍是材料企业想要取得经营优势、供应链优势的必然条件。在终端市场补贴退坡、油电同价的影响下,成本的情绪传导至整个产业链,下游市场对材料端的价格愈发敏感。

　　在此背景下,对于锂电材料企业尤其是正极材料企业而言,需要做到在承受原材料成本波动、下游压价双重影响的同时提质提效,才能在此轮行业洗牌中生存下来。 对此,从产业到企业,都在寻求多元解法。

　　研发创新上,以磷酸锰铁锂、高镍三元、硅基负极等为代表的新材料量产及应用不断推进;供应链管理上,一体化布局、海外市场的开发等都是头部企业布局的重要方向;生产管理上,引入自动化、数字化、智能化,实现数智化制造生产则是关键手段。

　　作为具有全球竞争力的新能源整厂数智化专家,格创东智多年来深耕新能源产业链,为新能源企业提供从咨询到交付的全栈式智能制造解决方案,从生产、设备、品质、能源、物流等多个维度入手,为新能源产业提供全链条数智化升级。

　　近日,格创东智与中南大学胡国荣教授团队签署战略合作协议 。根据合作协议,双方将深度融合,协同发展,围绕新能源产业智能制造升级展开密切合作,合力推动锂电正极材料智能化升级。此外,为进一步加强新能源锂电智能制造研发创新,格创东智特聘胡国荣教授为格创东智新能源专家顾问。

　　胡国荣教授接受了高工锂电的专访。在采访中,胡国荣教授对正极材料产业目前的挑战与风险、未来的发展趋势以及数智化如何赋能降本提效等方面进行了深入解读。

　　随着动力电池迈入TWh时代,锂电核心材料的生产也开始向更大规模的产能跃升。材料企业面临着哪些新的挑战?

　　胡国荣教授: 目前来看,锂电材料产业主要面临着两点的挑战。第一点在于,锂电材料正在进行从新材料转变为大宗材料的概念转变 ,对于生产设备而言存在单台设备产能受限的“卡脖子”情景。另外,假若生产产线使用了多台来自于不同供应商的设备,对产品的一致性也会产生影响。

　　第二点在于,大规模制造时代下,对生产要素的要求将会提高 。从正极材料领域来讲,行业利润逐渐降低,这将对生产要素的成本要求更为敏感,企业需要选择生产要素具备成本优势的地方进行,并在制造过程中持续贯穿“成本”理念。

　　目前动力电池降本压力巨大,传导到材料环节,数智化如何实现材料环节的降本增效?如何帮助正极材料产业升级、给企业带来实质性的改变呢?

　　胡国荣教授: 数智化将从研发效率提升、数据驱动的工艺和质量优化、智能化材料生产管控、材料设备全生命周期管理等助力材料产业的升级。

　　从产品质量上来看,数智化将助力提升产品质量与一致性的提升。 由于材料生产过程中由于本身工序较多,影响产品质量的因素和指标的也非常多,数智化能够更的把握和控制这些指标;数字化模型、数字化平台管理能够实现产能提升后的人机科化,从而提高一致性。

　　从降低成本上来看,从研发到生产的全面实现数字化,将大幅降低成本。

　　研发方面,在材料基因化的背景下,数字化计算可以通过数学模型进行模拟,从而降低新材料研发成本和试错成本;生产方面,材料生产环节设备多工序多,如果从生产工艺控制、品质管控、社会管理方面实行全程智能化和数字化,就能够提高提高良品率的同时降低生产能耗;设备方面,在制造装备大型化、产线规模化的趋势下,数智化手段可以提高设备利用率、合理调控利用资源,降低生产能耗从而提升加工利润。

　　此外,数智化也将为材料企业出海助力。法律法规、地域文化差异造成的海外人力成本一直是锂电企业出海的困境之一。数智化可以帮助企业实现远程调控,减少人员用工成本。

　　加强碳管理、实现减碳甚至零碳已成为锂电产业的重要考量维度。材料企业作为产业链能耗较大的环节,如何推进零碳变革,数字化管理是否可以更好地推动碳足迹追溯及减碳?

　　胡国荣教授: 锂电材料产业本身属于高能耗制造业,以磷酸铁锂举例,生产一吨磷酸铁锂需要消耗近4000度电。另外,随着大规模制造时代来临,材料生产单台设备产能小导致生产线产能水平低,进而能耗消耗大。

　　数智化将从两个方面推动材料端的零碳生产。一方面,利用数智化手段产线产能大幅度提升,从而降低能耗。 10年前,生产1吨磷酸铁锂需要1万多度以上的电,现在产线产能提高以后,用电能耗将降低三四千度左右。未来,在数智化手段的助力下,产线产能将提高2~3倍,那能耗还会继续降可能会降一倍以下;另一方面,在生产管理与运营上,智能化和数字化手段将会做到优化生产工艺和资源利用, 如根据峰谷用电调节不同设备生产加工时间,从而进一步降低能耗。

　　目前国内锂电材料企业的数字化进展如何?在推进数字化的进程中主要面临哪些问题?

　　胡国荣教授: 推进数字化、智能化、自动化是一个循序渐进的过程。目前来看,锂电材料行业内数字化、智能化转型正从观念、目标、口号过渡至具体方案落地、逐步向锂电全域工厂渗透。

　　在推进数智化的过程中,面临着硬件与软件两方面的问题。 硬件上,由于目前业内产线多数由单个数字化设备组成,水平不统一,实现整体全智能化仍有很多问题需要解决;软件上,目前材料企业生产线运营管理的数字化水平比较低,尤其体现在在质量控制上,例如异常报警、产品追溯等方面仍存在缺陷。

　　格创东智与胡国荣教授团队强强联合,推动锂电正极材料智能化升级。目前具体的进展如何?将会从哪些方面赋能正极材料产业的数智化建设?

　　胡国荣教授: 锂电行业是一个野蛮生长的行业,实现了从无到有的跨越,目前正处于从有到好的发展阶段,需要各细分领域内具备经验与技术优势的企业进行引领和赋能。 其中,格创东智作为TCL战略孵化企业,将充分发挥在半导体行业积累的技术与经验优势,为新能源产业提供全链条数智化升级。

　　我从1998年开始从事锂电正极材料的研发,对于格创东智,就将毫无保留地发挥专业之长,与格创东智一道,聚焦新能源智能制造亟待突破和发展的长远性、战略性重大难题, 钻研和落地新技术、新模式,推进新能源行业智能制造创新升级。

　　此次合作,双方将在锂电正极材料行业中共享技术、人才与市场资源,致力于应用系统开发与项目的成功实施,推动锂电正极材料智能化升级。 同时,双方将联合共研大数据,赋能研发效率提升、数据驱动的工艺和质量优化、智能化材料生产管控、正极材料设备全生命周期管理、能源及双碳管理解决方案。

　　后记:

　　胡国荣教授是中南大学教授、博士生导师、国务院政府特殊津贴专家,现任先进电池材料教育部工程研究中心技术委员会副主任,其主持锂电池材料的研究室团队是国内最早从事锂电池正极材料的研发及产业化的团队,科研成果孵化出锂电池正极材料企业多家。

　　其任职所在的中南大学是新能源领域的领头羊高校,被誉为中国新能源(600617)行业的“黄埔军校”,培养了国内新能源电池产业75%的行业企业家人才。比亚迪(002594)、宁德时代(300750)、三一锂电、格林美(002340)、等企业的核心技术人员也与中南大学联系密切。

　　此次合作将推动中国新能源产业数智化领域的不断创新突破,为新能源数智化升级贡献力量。