過去一年中，虞蘭劍頻繁輾轉于北京、天津、四川、湖南、青海等地，忙著為鋰電正極材料企業打造智能化工廠。

作為江蘇南大紫金鋰電智能裝備有限公司(下稱"南大紫金")總經理，他趕上了鋰電行業快速發展的浪潮，高工產研鋰電研究所(GGII)數據顯示，2015年，僅在正極材料領域的投資額就超過120億元。

"市場投資額增加的同時，企業對于生產制造的智能化提出了更高的要求。"在鋰電材料領域沉浸多年，虞蘭劍今年最為明顯的一個感受是，鋰電材料領域開始大范圍的迎來生產制造的自動化、數字化更新換代。

無法忽視的現實是，過去的很長一段時間，國內正極材料普遍面臨自動化程度低、生產效率低、產品良率低、信息互聯互通效率低等問題，這成為制約國產材料邁向高端化的重要瓶頸。

"大部分正極材料工廠生產過程都面臨智能化程度不高，人為參與度高，難以實現生產線的快速智能化生產，呈"孤島"之態，影響整個生產過程的綜合管理。"虞蘭劍向高工鋰電網表示。

這導致的一個結果是，國內鋰電正極材料有全球40%以上的市場份額，但供應的大多是中等以下品質的正極材料，正極材料企業發展面臨的最突出的問題就是產品品質和產業產能方面的配合銜接問題。雖然近年國內產能大幅度提升，但高端市場占比較低。

在此背景下，從2015年以來，包括北大先行、當升科技、湖南杉杉、天津巴莫、桑頓新能源、天津斯特蘭等國內主流正極材料企業都在做生產設備的自動化及數字化的更新換代。希冀通過生產制造的"自我變革"來提升產品綜合競爭力，迎戰動力電池大時代的新挑戰。

制造困局

在此之前的2014年，高工鋰電網曾對于國內正極材料的生產現狀做過一次大范圍的走訪調研，調研發現，生產設備整體滯后正在成為當時材料企業進一步發展最大的羈絆。

鋰電正極材料的生產主要分為混料磨料、高溫燒結、粉碎分解三大主要環節，涉及上料卸料裝置、混料機、高溫窯爐、粉碎機以及除濕系統等設備，每個環節的控制以及設備的性能都會對最終的產品產生直接或間接的影響。

以窯爐設備為例，無論是在控制的精確性上還是在耐用程度上都是曾是無法繞開的硬傷。

"國內窯爐存在的問題是保溫性能不好、溫差較大。"對于國產窯爐存在的問題，天津巴莫總經理吳孟濤就曾深有體會。他介紹，窯爐的穩定控制以及溫度的正負誤差都會影響到原材料的受熱均勻，進而會影響到產品的最終性能。

在當年的調研中，天津斯特蘭副總經理李積剛坦言，國產窯爐在可靠性和耐用性上還存在差距，由于在高溫條件下運作，其經常會出現零部件損壞的問題，這一方面會造成較高的維護成本，另一方面則可能直接影響到產線的正常運行。

即便是在最為基礎的上料卸料環節，國內材料企業存在的短板也不容小覷。

"包括優美科、日亞化學等國際企業普遍采用的是自動化裝料卸料的設備，這樣一方面可以有效控制粉塵異物，另一方面可以保證裝料的精度。而國內材料企業此前大部分都處于人工操作的水平。"

人工操作最大的問題在于裝料環節無法做到精確控制，從而會直接影響到混料環節中材料配比的準確性。此外，上料卸料環節由人工操作所導致的原材料浪費也是一大問題，以鈷酸鋰的生產為例，傳統產線每年由于人工操作導致鈷的跌落達到1%，以目前20萬元/噸的價格計算，一個年產1萬噸的產線每年的浪費就高達200萬元。

國內材料企業生產設備的落后還體現在對于環境的控制上。

以目前熱門的NCA材料為例，之所以只有個別企業能實現規模量產，其中一個最主要的難度就在于，在生產過程中無法達到其對于溫度和環境的要求，據了解，NCA材料由于表面的堿性物質含量很高，因而非常容易吸潮，這就需要從燒結完成到最后包裝都需要嚴格把控材料與空氣的接觸。

但事實上，以國內企業簡單的除濕設備根本無法實現。"日韓企業基本上實現了封閉式生產，材料在空氣中靜置超過1個小時以上就當做廢料處理了，但在國內，由于設備的滯后以及對成本的考慮，放置一兩天的情況都司空見慣。"

大換血

2015年以來，國內新能源汽車的市場井噴迅速拉動了動力電池的市場需求，同時，對于產品的品質安全等的需求也明顯提升，在此背景之下，正極材料企業一方面拉開了擴產的大潮，另一方面，也開始明顯意識到生產制造系統化全面升級對于企業發展的重要意義。

"國內材料企業要想真正提升產品品質，實現高端材料的產業化，引進全自動數字化的生產設備和產線是唯一出路。"吳孟濤認為，智能化產線可以保證裝料配比的精度，避免由人工操作造成的浪費，同時也可以改善生產環節對于環境的控制。

6月上旬，工信部對外發布了144個"2016年智能制造綜合標準化與新模式應用項目的公示"，其中，湖南杉杉新能源有限公司萬噸高能量密度鋰電正極材料數字化車間新模式應用入選。

高工鋰電網獲悉，湖南杉杉的申報項目采用了智能輥道窯、定值配料控制系統，自動裝缽系統、以及在線質量檢測系統、搬運機器人和自動輸送系統等一系列先進生產、檢測及相關配套設備，實現生產過程生產線各關鍵工序的自動化控制。

同時，該項目還采用了MES系統，同步實現信息化數據共享，建立起具備在線訂單管理功能的企業資源計劃管理系統(ERP);通過中控系統與ERP 系統集成直觀反映生產過程各關鍵工序運行情況，最終實現制造信息和管理信息全程透明、共享。

除過湖南杉杉，包括天津巴莫、當升科技、北大先行、桑頓新能源、天津斯特蘭等企業都向高工鋰電網透露，其都在做生產制造的全面升級換代。

對于這種趨勢，虞蘭劍感觸尤為明顯，作為國內為數不多可以提供鋰電材料智能生產解決方案的企業，2015年，虞蘭劍所在的南大紫金訂單明顯增多。其提供的智能工廠解決方案涵蓋了產品設計、工藝流程設計、設備布置設計、廠房設計施工、設備采購制造、設備安裝、自動化控制安裝，再到最后的現場調試、驗收交接等九大流程。

以窯爐為例，虞蘭劍介紹，為了提升對其的準確控制，主流正極材料企業開始采用智能輥道窯，該產品在建立了基于數據模型的基礎上，將輥道窯每個控溫區域作為一個子系統，建立分布式的輥道窯溫度控制系統，根據上層的智能決策系統對輥道窯控制系統進行優化設定，實現輥道窯每個區域溫度的精確控制和整體能耗的最低。

而在上下料環節，不少企業都摒棄了傳統的人工方式，開始選擇搭建綜合自動化管理系統實現稱量混合、自動裝缽、燒結等工序的可視化、自動化控制。

在這個過程中搬運機器人將原料運送至料倉，采用增量法稱量物料，通過定值配料控制系統達到原料準確稱量，通過兩個自動裝缽機將混合均勻的原料裝缽，然后將裝好的缽分別通過自動輸送軌道配送到不同的智能輥道窯內進行燒結。

"一方面是自動化的提升，另一方面是數字化的控制。"虞蘭劍表示，通過實現生產過程生產線各關鍵工序的自動化控制，開發中央數字化控制系統，建立企業資源計劃管理系統(ERP)，實現制造信息和管理信息全程透明、共享。

生產制造全面升級之后，一些企業的綜合效果開始顯現，不少夠實現運營成本降低20%，產品研制周期縮短20%，生產效率提高20%，產品不良品率降低10%，能源利用率提高10%。而這，對于企業提升產品性能，降低成本，提升綜合競爭力不言而喻。

高工產研鋰電研究所(GGII)顯示，國內材料企業在對于自動化數字化設備產線的使用率還不到20%，在動力電池產業加速升級以及規模化擴張的背景之下，正極材料領域一場通過生產制造全面更新換代來提升產品品質和性能的"自我變革"將會全面開啟。 

原標題:生產設備鉗制正極材料高端化 主流企業產線“大換血”