超360Wh/kg锂电池量产在即！前段设备“升阶”

数据显示，2023年中国锂电池出货量达886GWh，创历史新高;2024年一季度，出货量200GWh，同比增长18%，呈现出规模大、增长快之趋势。业界预计，2024年全年中国锂电池出货量有望逼近1TWh。

电池中国观察到，动力锂电池领域，目前可量产的电芯能量密度最高超过360Wh/kg，在高能量密度电芯制造体系下，正负极浆料、电解液(质)都朝着高固含量的方向发展，随之往往需要升级原有产线设备;另一方面，中国电池企业在迈向TWh时代过程中，锂电极限制造和电芯安全性的需求，也对产线设备提出更高要求。

在此背景下，锂电设备在技术、产品创新方面迎来更严峻的升级挑战。

不管是磷酸铁锂，还是三元锂电池，其制造过程对水分的控制要求极高。目前，锂电池前段工序中，粉体材料干燥、混合分散环节仍存在材料水分含量高、生产成本高、耗能高等痛点，容易导致材料温度均匀性差、水分去除不充分、电池组一致性不高、安全性低等问题，进而影响动力电池产品性能，对新能源汽车产生重大安全隐患。同时，电芯高能量密度，以及极限制造等需求，进一步拔高了锂电粉体材料干燥、混合分散的技术难度。

瞄准锂电企业高安全、高一致性、高能量密度电池量产，以及极限制造中提质降本的需求，深圳市曼恩斯特科技股份有限公司从前段粉料材料干燥到混合分散、制浆，再到涂布环节不断投入研发力量，通过一系列创新的产品设计及应用助力电池制造的升级。

图为曼恩斯特锂电涂布研究院院长李宁演讲

日前，在“第五届新能源汽车及动力电池(CIBF2024重庆)国际交流会”上，曼恩斯特锂电涂布研究院院长李宁，向与会代表分享了曼恩斯特在锂电领域，粉体(包括前驱体、正负极原材料等)干燥、多种材料混合分散/制浆设备的前沿技术和研发成果。

电池中国发现，作为锂电涂布设备的龙头企业，曼恩斯特近年来在锂电工序上，其业务范围从涂布环节不断向前延展，不仅在2023年成功推出智能调度双螺杆制浆系统，而且创新研发了新一代粉体干燥、材料混合分散设备。那么，曼恩斯特如此布局有何逻辑，其相关设备如何解决行业痛点?受到业界的关注。

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粉体干燥，保障电池本征安全

实际上，干燥是锂电生产过程中的核心工序之一，其主要作用是去掉水分，提高电池安全性，减少电池热失控的发生，而干燥设备的迭代，则要在干燥的同时，降低能耗、提高生产效率、延长设备寿命、减少成本。

在粉体干燥环节，曼恩斯特新一代喷雾干燥机组、双支撑单锥真空干燥机组、高温单锥干燥机等产品应运而生。

>>新一代喷雾干燥机组

比如，磷酸铁锂前驱体在干燥的同时，对粉体分散颗粒度大小、一致性要求极高，曼恩斯特新一代喷雾干燥机组的优势显现。

据李宁介绍，该组设备干燥后的产品颗粒度D50≤10um(原料粒径<500nm)，处于行业领先水平;设备驱动功率较目前主流水平降低30%，节能降耗;设备体积小重量轻，重量仅为同等变速箱形式的30%;设备分散口陶瓷化，可以提高粉体产品安全性，降低部件维护成本;其电机直连驱动，避免了机油泄露和乳化现象给粉体干燥、加工带来的不良影响。

值得注意的是，为了降低电池的自放电，在生产过程减少金属混入是非常必要的。该组设备陶瓷分散口较金属分散口，更耐磨、耐腐蚀，不仅可以减少金属异物引入，而且延长了部件使用寿命，降低了维护成本。

>>双支撑单锥真空干燥机组

曼恩斯特双支撑单锥真空干燥机组是一种集减压蒸馏、混粉、干燥为一体的高效多功能全密闭立式真空干燥设备，主要适用于三元锂电池前段粉体干燥、加工。

李宁指出，“该设备干燥效率是同等规格双锥回转真空干燥机、真空烘箱的3-5倍，能适应粘度大、热穿透性差，易滚球、易抱团成块的物料干燥。”

据介绍，该设备热效率高，盘管强制导流换热，加热效率提高10%;收料率高，钛棒滤芯与主机一体;磁性异物少，内壁及螺带均带有涂层;稳定性高，主轴双支撑，扭矩高，跳动小;故障率低，主轴稳定不扫膛，机械密封磨损低，故障率降低70%;维修方便，维修时间降低90%以上。

>>高温单锥干燥机

值得一提的是，脱离结晶水在粉体干燥中至关重要，其技术要求高、能耗高。

曼恩斯特高温单锥干燥机温度高，加热温度可到600℃，并可以根据客户更高温度要求，采用更加耐高温的密封材料，进一步提升干燥温度。此外，该设备采用电磁感应加热方式，升温快;比常规传导加热，节能超30%;与各种配套设施组合，还可以实现配液、常压、负压的工作环境，使用场景进一步拓展。

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混合分散，决定电池关键性能

混合分散/制浆环节决定了电池原材料混合均匀与一致性的程度，是确保电芯能量密度、倍率、循环寿命等电化学性能释放的基础。

曼恩斯特在2023年8月推出智能调度双螺杆制浆系统。相比传统设备，该系统实现“一键制浆”，人工减少50%;其双螺杆高速分散工艺，使能耗降低20%，且设备具有高精度、高效率、长寿命等优势;整个制浆系统一次成本减少10%，运营成本减少15%。该系统不仅能够满足多种配方同时生产，而且提升了部件利用效率，降低了设备成本。

重点是，该设备可使浆料达到更高固含量的要求，满足高能量密度电池技术发展趋势，并且适配干法电极电池生产。

此外，曼恩斯特VC高效混合机、犁刀真空干燥混合机、卧式螺带混合机等产品，也适用于粉体/粉液混合、不同粘度浆料混合分散或包覆。

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掌握材料需求，升级材料设备

在锂电领域，曼恩斯特长期以来主要提供包括高精密狭缝式涂布模头、涂布设备及涂布配件在内的涂布先进解决方案。多年前，凭借其自研领先的涂布技术，宁德时代、比亚迪、中创新航和ATL等锂电头部企业纷纷向曼恩斯特采购相关设备，实现国产替代。数据显示，曼恩斯特的高精密狭缝式锂电池极片涂布模头在中国市场占有率持续领先。

基于其涂布设备多年来在锂电行业广泛的应用经验，曼恩斯特对上游浆料和粉体材料积累了全面且深入的理解。一方面，随着其智能调度双螺杆制浆系统的应用，曼恩斯特进一步掌握了制浆环节对粉体及粉体干燥设备的要求;另一方面，进一步拓展研发了更多适用于不同场景的混合分散设备。

值得一提的是，曼恩斯特的粉体干燥设备，拥有先天的验证优势。采用其粉体干燥设备加工的粉体，可以在其制浆和涂布设备上进行充分验证，缩短电池企业验证时间，并形成“粉体干燥-混合分散/制浆-涂布”一体化解决方案。

整体看，锂电前段设备企业的竞争壁垒主要包括设备工艺精益求精、技术持续迭代、能耗不断减少、效率越来越高、产品多元化设计、成本大幅降低等。综合目前锂电制造要求，上述一体化解决方案，将有助于前段设备企业进一步提高市场竞争力。