Selbstentwickelte Hochtemperatur-Kalzinierungsausrüstung, eine Produktionslinie im Kilotonnenmaßstab wird bald realisiert. „Xinnuo Advanced“ bricht die Kalzinierungsengpässe von Hochleistungsanorganischen Pulvermaterialien durch! | Frühes Projekt
Text | Zhang Bingbing
Redaktion | A Zhi
Bei der Herstellung verschiedener neuer Werkstoffe ist das Hochtemperaturglühen ein wichtiger Schritt, um die Eigenschaften der Rohstoffe qualitativ zu verändern. Insbesondere im Bereich der Batteriematerialien hängen die Energiedichte, die Zyklenlebensdauer und die Sicherheit der positiven und negativen Elektrodenmaterialien der Batterie in hohem Maße von ihrer chemischen Zusammensetzung und Kristallstruktur ab. Eine strenge Kontrolle des Hochtemperaturglühverfahrens kann die Konsistenz der Produkte gewährleisten und somit die Leistung der Batteriematerialien verbessern.
Zugleich haben Hochtemperaturglühgeräte einen relativ hohen Wert. Nehmen wir als Beispiel den Rollenofen, der derzeit bei den positiven und negativen Elektrodenmaterialien von Batterien am weitesten verbreitet ist. Sein Wert beträgt etwa 30 % - 40 % der Investition in die Produktionslinie. Daher ist das Hochtemperaturglühgerät eines der wichtigen Geräte, um die Qualität der neuen Werkstoffe stabil zu halten und die Produktivität zu erhöhen.
Xinnuo Advanced Thermal Technology (Suzhou) Co., Ltd. (im Folgenden als "Xinnuo Advanced" bezeichnet) wurde im März 2021 gegründet. Ihr Geschäftsgebiet konzentriert sich auf die Forschung und Entwicklung sowie den Importersatz von Hochtemperaturwärmetechnikgeräten im Bereich von "Vakuum - Atmosphärendruck" bis 2400 °C. Die Kernanwendungsbereiche sind die neue Energie, neue Werkstoffe und die dazugehörige Ressourcenrezyklierung.
Zu Beginn ihrer Gründung hat "Xinnuo Advanced" angesichts der strengen Anforderungen an das Hochtemperaturglühen von hochwertigen anorganischen Pulverwerkstoffen eigenständig eine Technologieplattform für den vollkommen gasdichten, rollenlosen, elektrisch seitlich beheizten Wagenofen mit hoher Produktivität und niedrigem Stromverbrauch entwickelt und hat mit den positiven Elektrodenmaterialien von Lithiumbatterien in den Anwendungsmarkt eingestiegen. Die Produkte haben die Mittelstufenprüfung einiger führender Kunden bestanden und werden in diesem Jahr in die Massenproduktion gehen. Auf Basis dieser Technologieplattform hat sich das Produktportfolio von "Xinnuo Advanced" sukzessive auf Anwendungsbereiche wie feste Elektrolyte, neue gasförmige Silizium - Kohlenstoff - negative Elektrodenmaterialien, positive und negative Elektrodenmaterialien von Natriumbatterien und keramische Werkstoffe erweitert.
Früher hat "Xinnuo Advanced" eine Serie - A - Finanzierung im Wert von mehreren Millionen Yuan abgeschlossen. Yangtze River Growth Capital war der Hauptinvestor, während Lingyi Venture Capital und Tsinghua Alumni Fund mitinvestierten. Früher hat es die Angel - Runde - Investition von Suzhou State - owned Development Investment erhalten. Yundao Capital fungiert als langfristiger exklusiver Finanzberater. Derzeit plant es, eine neue Runde Finanzierung zu starten, um die Produktentwicklung und die Markterweiterung voranzutreiben.
I. Von der technologischen Akkumulation zur mehrdimensionalen Innovation: Senkung der Kosten und Steigerung der Effizienz beim Sintern von Batteriematerialien
Derzeit ist der Rollenofen das Hauptgerät für das Hochtemperaturglühen von positiven Elektrodenmaterialien von Batterien. Für Wärmetechnikgeräte sind die Temperaturregelgenauigkeit, die Temperaturgleichmäßigkeit, die Atmosphärenkontrollfähigkeit, die Produktivität, der Energieverbrauch und die Dauer des kontinuierlichen Betriebs wichtige technische und wirtschaftliche Indikatoren. Dr. Wu Zhen, Gründer von "Xinnuo Advanced", meint, dass es für Wärmetechnikgeräte auch ein wichtiges "unmögliches Dreieck" gibt - die Effizienz der Wärmebehandlung, die Gleichmäßigkeit des Temperaturfelds und der Energieverbrauch. "Es ist nur möglich, zwei der drei Eckpunkte zu erfüllen, während der dritte zwangsläufig leidet."
Wu Zhen nimmt den derzeitigen Hauptgerätetyp, den Rollenofen, als Beispiel. Bei unveränderter Grundstruktur des Rollenofens muss, um die Ofeneffizienz zu erhöhen, der Heizraum des Rollenofens, d. h. der Ofenraum, vergrößert werden, um mehr Materialien und Träger einzubringen. Dies führt jedoch zwangsläufig zu einer Verschlechterung der Temperaturfeldgleichmäßigkeit. "Batteriematerialien, insbesondere positive Elektrodenmaterialien, haben sehr hohe Anforderungen an die Temperaturfeldgleichmäßigkeit, mindestens etwa ± 5 °C. Nach den Ergebnissen relevanter Tests haben die Effizienz und die Temperaturfeldgleichmäßigkeit des Rollenofens für positive Elektrodenmaterialien nach dem Stapeln der Sinterkästen in 6 Reihen und 2 Schichten fast ihre Grenzen erreicht. Dies ist derzeit das zentralste Problem, das die Entwicklung der traditionellen Rollenofentechnologie einschränkt."
"Xinnuo Advanced" hat sich entschieden, sich von der herkömmlichen Idee des Rollenofengeräts zu lösen und hat Innovationen in vier Aspekten vorgenommen: bei der Ofenstruktur hat es die Anordnung der Heizvorrichtungen und der Sinterkästen von der horizontalen Richtung des Rollenofens in die vertikale Richtung geändert und nach oben gestapelt; die Heizanordnung wurde dementsprechend angepasst, indem die Heizvorrichtungen vertikal installiert wurden, was die Ofenraumstruktur kompakter macht und die Raumausnutzung des Ofenraums von 18 % beim Rollenofen auf 50 % erhöht, was sich günstig auf die Energieeinsparung auswirkt; bei der Materialförderung wurden die Rollen durch Wagen mit höherer Tragfähigkeit ersetzt, was die Produktivität erheblich steigern und die Betriebsrisiken des Geräts wie Stangenbruch und Ofenverstopfung vermeiden kann; bei der Ein - und Auslassvorrichtung wurde die Effizienz des Eintrags des Prozessgases in die Sinterkästen und die Effizienz der Abgasauffangung im Ofenraum durch eine Patenttechnologie verbessert.
In Bezug auf die Heizmethode hat "Xinnuo Advanced" aus Gründen der strengen Atmosphärenkontrolle und der Vermeidung von Störungen des Pulvermaterials durch Luftströmungen die elektrische Heizmethode gewählt und die beiden Modi der Konvektionswärmeübertragung und der Strahlungswärmeübertragung kombiniert. Durch zahlreiche Tests und Anpassungen hat es eine patentierte Heiztechnologie entwickelt.
Rollenloser, elektrisch seitlich beheizter Wagenofen von Xinnuo Advanced
Laut Angaben hat die Technologie des rollenlosen, elektrisch seitlich beheizten Wagenofens von "Xinnuo Advanced" im Vergleich zum herkömmlichen Rollenofen mit 6 Reihen und 2 Schichten eine um mehr als das Doppelte höhere Produktivität, einen um mehr als 40 % geringeren Raumbedarf und eine um mehr als 15 % geringere Investition in das Gesamtsystem.
Die Senkung der Kosten und die Steigerung der Effizienz sind das ewige Thema der Fertigungsindustrie. Wu Zhen meint, dass für Massenproduktionsmaterialien wie Batteriematerialien die Branche die Unternehmen in der gesamten Wertschöpfungskette ständig dazu zwingen wird, die Verarbeitungskosten zu senken und die Effizienz zu steigern. Als Kernproduktionsgerät für Batteriematerialien muss der Industrieofen kontinuierlich in Richtung der Kostenreduktion und Effizienzsteigerung innovieren, um den Materialherstellern zu helfen, ihren Gewinnspielraum und ihre Kernkompetenz zu erhöhen.
II. Aufbau auf Batteriematerialien: Erweiterung der Anwendungen auf feste Elektrolyte, Nanokohlenstoffmaterialien und keramische Werkstoffe
Was die Wettbewerbsvorteile der Produkte betrifft, gesteht Wu Zhen ein, dass es bei der Ingenieurinnovation keine absoluten technologischen Barrieren gibt. Für "Xinnuo Advanced" liegt der Schwerpunkt eher auf dem Vorsprung in der Technologie. "Aus Sicht des Marktes sind wir derzeit die einzige Firma, die eine technische Umsetzung, Kundenanwendungslösungen und tatsächliche Betriebsdaten hat."
"Xinnuo Advanced" baut derzeit in Guangde, Anhui, eine Demonstrationslinie mit einer Kapazität von tausend Tonnen, um die Testanforderungen verschiedener Kunden zu erfüllen. Die Demonstrationslinie soll Mitte Juli in Betrieb gehen. Derzeit bereiten sich mehrere führende Unternehmen in der Branche auf das Testen mit Eigenmaterial vor.
"Um den technologischen Vorsprung zu halten, muss man ständig kleine Schritte vorwärts machen." Wu Zhen erklärt, dass die Technologie des rollenlosen, elektrisch seitlich beheizten Wagenofens nicht nur bei der Hochtemperaturbehandlung von positiven Elektrodenmaterialien von Lithium - und Natriumbatterien angewendet wird, sondern auch in Anwendungsbereichen wie der Beschichtung und Karbonisierung von Schnellladegraphit und der Hochtemperaturbehandlung von Hartkohlenstoff als negatives Elektrodenmaterial für Natriumbatterien, die höhere Verarbeitungstemperaturen erfordern. Gleichzeitig entwickelt das Technikteam auf Basis dieser Technologieplattform kontinuierlich die nächste Generation Technologie mit höherer Effizienz und niedrigerem Energieverbrauch.
Im Hinblick auf branchenrelevante Themen wie neue Silizium - Kohlenstoff - negative Elektrodenmaterialien arbeitet "Xinnuo Advanced" mit führenden Unternehmen in der Branche zusammen, um ein kontinuierliches Hochtemperaturwärmebehandlungsgerät für porösen Kohlenstoff/mesoporösen Kohlenstoff zu entwickeln. Gleichzeitig hat es die Forschung und Entwicklung neuer Technologieplattformen für die Hochtemperaturwärmebehandlung von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren, sulfidischen festen Elektrolyten und keramischen Substraten begonnen und dabei Fortschritte erzielt.
Wu Zhen fasst die aktuelle Produktstrategie von "Xinnuo Advanced" als "Gehren auf drei Beinen" zusammen: Erstens konzentriert es sich auf die Technologieplattform des rollenlosen, elektrisch seitlich beheizten Wagenofens, die bereits technologisch entwickelt und praktisch validiert wurde und sich im Ausrollungsprozess befindet, und treibt kontinuierlich die Marktdurchsetzung von Batteriematerialien und die Entwicklung neuer Anwendungsmärkte voran; zweitens geht es in Bezug auf zukünftige neue Werkstoffbereiche, die von der Regierung priorisiert werden, mit Kunden in Kontakt, um Kooperationen einzugehen und frühzeitig technologische Pläne zu entwickeln und Reserven aufzubauen; drittens nutzt es in traditionellen Branchen wie der Keramik, der Pulvermetallurgie und der Metallwärmebehandlung die bestehenden technologischen Stärken und das Projektknow - how des Teams, um schnell tatsächliche Einnahmen zu erzielen.
Die Fähigkeit von "Xinnuo Advanced" in der Wärmetechnik im Bereich von "Vakuum - Atmosphärendruck" bis 2400 °C bildet die technologische Grundlage für seine Erweiterung in verschiedene Anwendungsbereiche. "Das Kernmerkmal unserer Technologieplattform des rollenlosen, elektrisch seitlich beheizten Wagenofens ist die hohe Produktivität und Effizienz sowie die gute Temperaturgleichmäßigkeit und die starke Atmosphärenkontrollfähigkeit, was es ideal für das Hochtemperaturglühen von hochwertigen Pulverwerkstoffen macht." Wu Zhen gibt als Beispiel: "Wenn die Kunden sowohl die Effizienz steigern als auch hohe Anforderungen an die Temperaturgleichmäßigkeit und die Atmosphärenkontrolle haben, dann ist unsere Technologie genau das Richtige."
Was die Marktprognose betrifft, ist Wu Zhen überzeugt, dass das Marktpotential im Bereich der positiven und negativen Elektrodenmaterialien von Lithium - und Natriumbatterien immer noch riesig ist. Beispielsweise gibt es zwar derzeit das Problem eines relativen Überangebots an Lithiumeisenphosphat, aber mit den technologischen Durchbrüchen führender Unternehmen im Bereich des Lithiumeisenphosphats mit hoher Verdichtung wird es zu einer neuen Welle von Investitionen in Geräte kommen. Die neuen Prozessanforderungen stimmen genau mit der Technologie des rollenlosen, elektrisch seitlich beheizten Wagenofens von "Xinnuo Advanced" überein. Wenn die Batteriebranche in Zukunft wieder in die Wachstumsphase eintritt, wird das Marktvolumen der Hochtemperaturglühgeräte für Batteriematerialien voraussichtlich in die zehn - Milliarden - Klasse steigen.
Basierend auf der Patentbeschützung und dem Vorsprung in der Technologie wird "Xinnuo Advanced" in der nächsten Phase weiterhin die Systemoptimierung untersuchen, um die Geräteeffizienz zu verbessern. Gleichzeitig wird es durch die kontinuierliche Zusammenarbeit mit Kunden Verbesserungsmöglichkeiten und Branchentrends aufspüren und die Technologie stetig weiterentwickeln. Wu Zhen geht davon aus, dass "Xinnuo Advanced" 2025 möglicherweise einen weiteren Schritt in Richtung Kommerzialisierung machen wird, Verkaufsverträge im Wert von über 30 Millionen Yuan abschließen und einen positiven Cashflow erzielen wird.
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Dieser Artikel stammt aus dem offiziellen WeChat - Account "36Kr Future Industries". Autoren: Zhang Bingbing, A Zhi. 36Kr hat die Veröffentlichung mit Genehmigung vorgenommen.