全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進程正加速推進,多家企業(yè)宣布計劃于2027年實現(xiàn)小批量裝車,標(biāo)志著這一技術(shù)即將進入規(guī)模化應(yīng)用階段。業(yè)內(nèi)分析指出,2025至2026年將成為中試生產(chǎn)線設(shè)備需求快速增長的關(guān)鍵期,工藝驗證、設(shè)備調(diào)試與工程定型將在此階段集中完成;2027至2030年,GWh級產(chǎn)能建設(shè)將逐步啟動,推動行業(yè)進入規(guī)模化生產(chǎn)新周期。
硫化物路線被公認(rèn)為全固態(tài)電池性能潛力最大的技術(shù)方向。豐田在該領(lǐng)域深耕多年,累計專利超過1300項。國內(nèi)寧德時代、比亞迪、一汽等企業(yè)也正集中攻克硫化物技術(shù)難題。然而,硫化物路線對生產(chǎn)環(huán)境要求極為嚴(yán)苛,尤其是對濕度和氧氣極度敏感,遇濕會釋放有毒且易爆的硫化氫(H2S)氣體,這對生產(chǎn)線環(huán)境控制和氣體處理技術(shù)提出了極高挑戰(zhàn)。

全固態(tài)硫化物體系電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的硫化氫氣體主要分為高濃度和低濃度兩類。高濃度硫化氫(約10ppm及以上)多源于工藝單元,低濃度硫化氫(1-5ppm)則源于空間擴散。目前,實驗室和小型中試線普遍采用惰性氣體保護系統(tǒng),搭配超低露點與超高密封性閥門、管道和密封件,通過抑制硫化氫產(chǎn)生來控制風(fēng)險。但這種方法在規(guī)模化生產(chǎn)中成本過高,難以推廣應(yīng)用。
針對中試生產(chǎn)線高濃度硫化氫場景,轉(zhuǎn)輪吸附法可實現(xiàn)深度凈化。經(jīng)除塵設(shè)備預(yù)處理后,該技術(shù)能將出口硫化氫濃度降至接近零的水平。對于生產(chǎn)車間中低濃度硫化氫氣體,則可通過除濕系統(tǒng)的負(fù)壓回風(fēng)帶入除濕機內(nèi)部處理。除濕機內(nèi)置活性炭過濾器或除硫轉(zhuǎn)輪,可先吸附硫化氫再進行除濕。
活性炭吸附技術(shù)具有設(shè)備簡單、無需再生能源等優(yōu)勢,適用于低濃度場景,但存在初投資大、維護成本高、需定期更換(1-3個月一次)、產(chǎn)生危險固廢等劣勢。活性炭對風(fēng)速要求嚴(yán)格(一般需低于0.5m/s),在緊湊空間或高風(fēng)速環(huán)境下應(yīng)用受限。例如,風(fēng)速2m/s時,活性炭過濾段長度需達(dá)10米;風(fēng)速0.5m/s時,雖長度可縮短至2.5米,但橫截面積會大幅增加。

除濕系統(tǒng)中的除硫轉(zhuǎn)輪技術(shù)分為單轉(zhuǎn)輪、雙轉(zhuǎn)輪和多級轉(zhuǎn)輪三種方案。單轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低,適合空間緊湊的場所;雙轉(zhuǎn)輪適用于大風(fēng)量場景,再生溫度較低(120-140℃),運行能耗比單轉(zhuǎn)輪低30%-50%;多級轉(zhuǎn)輪則適合超低能耗需求,再生溫度僅70-90℃,可適配低品位熱源。業(yè)內(nèi)人士指出,除塵與除濕系統(tǒng)因硫化氫問題需深度耦合,除塵設(shè)備后端和除濕設(shè)備前端或中段均需增加除硫功能,以減輕整體處理壓力。
普沃思自主研發(fā)的H2S吸附轉(zhuǎn)輪技術(shù)因無需定期停機更換且不產(chǎn)生危廢,已吸引多家電池企業(yè)關(guān)注。該技術(shù)通過優(yōu)化材料配方和轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了高效吸附與長壽命運行。露點控制與硫化氫處理存在平衡關(guān)系:露點越低,硫化氫產(chǎn)生量越少,但對應(yīng)風(fēng)量增大、能耗升高;若硫化氫處理能力充足,可適當(dāng)提高露點以降低能耗。
規(guī)模化生產(chǎn)中,除塵與除濕系統(tǒng)的除硫方案主要有三種:活性炭+金屬氧化物復(fù)合吸附、H2S吸附轉(zhuǎn)輪單獨應(yīng)用或組合應(yīng)用。經(jīng)濟性對比顯示,活性炭方案初投資較低但運行成本高,轉(zhuǎn)輪方案初投資較高但維護成本低,長期運行更具優(yōu)勢。具體選擇需根據(jù)產(chǎn)線規(guī)模、能耗要求及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)綜合評估。

















