新能源汽车浪潮下的锂电池实验室装备革新

2023年，中国汽车行业蓬勃发展，特别是新能源车市场迎来了显著增长，为2024年的新起点带来了希望。在今年的两会上，锂电产业链成为了热议话题。国务院总理李强在政府工作报告中多次提及锂电产业链上下游的重要性，强调了其在中国新能源汽车产业发展中的关键作用。代表们纷纷提出了关于锂电产业的建议和提案，包括海外市场拓展、废旧电池资源回收利用、碳足迹核算等议题。

赣锋锂业董事长李良彬提出应该多措并行，提前布局海外市场，推动锂电池在重卡、船舶等领域的发展。宁德时代新能源科技股份有限公司董事长曾毓群则提出了四份提案，涉及新能源电池标准技术、管理政策优化等方面。此外，还有中创新航董事长刘静瑜、天能控股集团董事长张天任、华友钴业董事长陈雪华等来自不同行业的代表提出了关于碳足迹核算、供应链韧性建设等重要议题的建议。

随着中国锂电池产业在全球市场中逐步占据主导地位，中国已成为世界上最大的锂离子电池生产国。两会期间锂电产业链的发展受到高度关注，进一步表明了中国在新能源汽车产业发展中的决心和意愿。其制造商在推动创新和满足能量存储解决方案不断增长的需求方面发挥着主导作用。

图1 中国锂电池市场需求预测 来源：BCG《全球动力电池产业链可持续发展评估》（2024年1月）

新兴技术助力锂电产业可持续发展

中国科学院院士江桂斌在接受《中国科学报》采访时指出，随着中国新能源发展迅速，尤其是储能产业的崛起，对锂资源需求大幅增加，但同时也带来了锂污染风险。缺乏相关环境赋存数据和深入研究，使得锂污染问题尚未得到有效解决。他建议加强锂污染监测、基础研究，并提出了源头管控、废旧锂电池回收等多项对策。此外，他还强调了在推动新能源发展的同时，应注意可再生能源的生态环境影响，并呼吁加强相关研究以实现我国新能源高质量发展。

对于锂电池制造行业来说，可持续性和环保考虑日益成为重要目标。麦肯锡指出，全球对锂离子电池的需求已经增加了一倍以上，预计到2030年，锂离子电池供应链的价值将达到4000亿美元以上。因此，有效回收废旧电池中的金属对于节约成本、提高效率以及减少对环境的影响至关重要。相关制造商和实验室都在不遗余力地探索和创新，以推动锂电池行业朝着更加环保和可持续的方向发展。

例如特斯拉在锂电环保方面采取了多项措施。公司推动电池回收和再利用技术的发展，建立循环经济模式。他们不仅研发新型电池技术，还注重供应链可持续性，要求供应商符合环保标准。此外，特斯拉积极推广清洁能源，如太阳能和储能解决方案，以减少对环境的影响。这些举措使得特斯拉在环保方面成为行业的引领者。

中国香港锂电池科技公司GRST正在开发一种环保水基技术，可以将废旧电池溶解在水中，以获得构成阴极和阳极的所谓黑色贵重金属，而且回收过程可减少80%的温室气体排放。该公司希望未来2年筹集5000万美元，以提高其在浙江省的电池厂的产量。从长远来看，GRST公司希望将其水基粘合剂和回收技术租借给电池制造商，从而为未来的技术研发升级获得更多资金。

在去年的碳中和能源高峰论坛上，清华大学深圳国际研究生院副教授周光敏报告了退役锂电池电极材料修复和再利用方面的研究工作。他表示，面对资源紧缺和环境污染的挑战，退役锂电池潜在的资源价值和环境风险。针对火法和湿法回收存在的问题，他提出了直接回收的策略，并介绍了通过掺杂和表面包覆等方法实现对失效电极材料的修复和升级，以及内部闭环回收的概念。这些工作不仅有助于减少资源浪费和环境污染，还能提高电池的利用率和经济效益，为清洁能源和电动车等领域的发展提供了重要支持。

图2 瑞典查尔姆斯理工大学化学与化工系副教授 Martina Petranikova团队近期则提出一种从废旧电池中回收金属的新方法，可回收电池中100%的铝和98%的锂，同时还能够将镍、钴、锰等稀有金属原材料损失降到最低。

政府支持锂电产业发展的政策举措

中国政府支持锂电产业发展的政策举措包括技术创新和产业升级、产业布局和资源整合、财政支持和政策扶持、以及产业监管和标准体系建设。这些举措旨在推动锂电产业的科技创新、产业升级和市场拓展，为其快速发展提供保障，同时提升了中国在全球锂电产业链中的地位。

       3月13日，国务院对外印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》（简称《行动方案》），《行动方案》明确，这一轮大规模设备更新和消费品以旧换新，将坚持市场为主、政府引导，将制定修订节能降碳、环保、安全、循环利用等领域标准，统筹考虑企业承受能力和消费者的接受程度。随着高质量发展深入推进，设备更新需求会不断扩大，初步估算将是一个年规模5万亿以上的巨大市场。

据电池网不完全统计，1-2月，电池新能源产业链共有44个新的项目投资计划发布，其中，38个项目公布投资金额，累计投资额达1674.59亿元。 从项目布局的特点来看，头部企业布局依然谨慎、储能布局依旧火热、新一代电池项目加速落地。

图3 工信部发布《新能源汽车动力电池综合利用管理办法（征求意见稿）》

       2023年12月，工信部发布《新能源汽车动力电池综合利用管理办法（征求意见稿）》明确，汽车生产企业应承担装机的动力电池回收主体责任，电池生产企业承担直接销售至市场（如电池租赁运营机构等）的动力电池回收责任，梯次利用企业承担生产的梯次利用产品回收责任。

2023年12月27日，国家发展改革委发布《产业结构调整指导目录（2024年本）》。其中，废旧动力电池回收再利用作为一项重要技术，被列入鼓励类目录。

除了国家级政策以外，各省市也在积极发布计划响应，2023年12月26日，山东省人民政府发布《山东省新能源汽车产业高质量发展行动计划》，《计划》明确加快推动新能源汽车循环产业发展，重点支持新能源汽车回收、动力电池梯次利用与回收拆解。2023年10月27日湖北省人民政府办公厅发布《省人民政府办公厅关于印发湖北省汽车产业转型发展实施方案 （2023-2025年）的通知》，全国各个省市均于近期发布相关产业支持政策。

优质的实验室设备助力锂电行业创新发展

新能源汽车的发展离不开锂电池技术的进步。当前，锂电池正朝着更高的能量密度、更长的循环寿命以及更快的充放电速度发展。这些技术突破的背后，是无数科研人员在实验室中的辛勤工作和创新探索。而在这一过程中，高效、精确的实验室设备起到了不可或缺的作用。

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离心机

在锂电池研发中，离心机具有多重意义。首先，它在电极材料制备过程中通过去除气泡和杂质，使电极材料更均匀、致密，提高电极性能。其次，离心机在分离固液相、电解质注入等工艺中的应用有助于提高电池组件的制备效率。此外，离心机还可用于优化电池的循环寿命，处理电池中的悬浮固体颗粒，降低固体颗粒对循环寿命的影响。在电池材料研发阶段，离心机也发挥着材料分选的作用，帮助提取目标物质进行更精确的实验和测试。

电导率多参数台式测量仪

电导率多参数台式测量仪在锂电池研发中的作用十分重要。它通过测定电解质和电池组件材料的电导率，为优化电池导电性能提供关键信息。这种仪器还支持新材料研究，预测电池循环寿命，并帮助制定质量控制标准，确保产品性能一致。

循环冷却器

在锂电池研发中，循环冷却器主要意义体现在热管理、循环寿命延长、功率密度提升、温度均衡和安全性增强等方面。通过循环冷却器的应用，可以有效管理电池的温度，防止过热，提高电池的性能和寿命。此外，循环冷却器有助于提升电池的功率密度，使其更适用于高功率需求的应用。维持电池内部温度均衡和减小潜在的安全风险也是其关键作用。

纯水仪

在锂电池研发中，超纯水具有至关重要的作用。通过去除水中的几乎所有杂质，包括离子和有机物，超纯水确保了电池制备和实验过程的洁净。这不仅提高了实验的准确性和可重复性，还有助于延长电池的循环寿命。同时，超纯水的使用保持了电极材料的高纯度，确保电解质的稳定性简而言之，超纯水在锂电池研发中是一项关键因素，为研究人员提供了一个优质的实验基础。纯水仪的选择应当能够满足实验标准，确保水质的纯净度符合实验需求。其次，考虑实验室每天的水需求，选择产水率适中的设备，以提高实验效率。

管式炉

在锂电池生产中，管式炉主要用于电极材料和电解质的热处理过程，包括烧结、涂覆和退火处理等关键步骤。通过管式炉的应用，电极材料的结晶度和电导率得以提高，电池的能量密度和循环寿命也得以改善。此外，管式炉还可用于碳纳米管的生长过程，以提高电极材料的性能。

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为满足对锂电池日益增长的需求，中国制造商采用新兴的生产技术和自动化技术。先进的制造工艺，如卷对卷电极生产、自动化电池组装和激光焊接，提高了生产效率、精度和一致性。机器人和人工智能（AI）系统的引入彻底改变了中国的锂电池工厂生产线。机器人被用于材料处理、电池堆叠和质量控制等任务，减少了人为错误，提高了生产效率，并确保了标准化的生产。通过采用这些新兴的生产技术和自动化技术，中国的锂电池制造商可以简化其运营，优化资源利用，并提高生产能力以满足不断增长的市场需求。

在全球碳中和碳达峰的大背景下，中国新能源和节能环保产业快速壮大并构建可持续发展新模式。从更高性能，更安全可靠的锂电池研发，到前期原材料采集及加工，高效率电池生产到质控，及最后的电池回收再利用的全产业链，赛默飞实验室产品和服务业务为锂电整体产业链提供化学试剂、耗材、通用仪器解决方案，一站式交钥匙工程让您省心省力。

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