“电池一旦爆炸,往往是隔膜(separator)出了问题。”
总部设于新加坡的INV集团,专注锂电池隔膜材料的制造。集团董事长江涛接受《联合早报》访问时,如此言简意赅地解释自家产品的重要性。
“电池共有四个部分,也就是正极、负极、电解液(electrolyte)和隔膜。隔膜负责把正负极隔开,避免短路爆炸。别看这薄薄一层,它必须承受高温、耐拉扯,同时允许电流通过。”
隔膜的厚度,通常只有几十微米甚至几微米,但在电池安全方面扮演守门员的重要角色。
江涛指出,一旦温度过高,或电池内部锂结晶形成“刺刀”般的尖刺刺穿隔膜,电池就有起火风险。如果隔膜的拉伸性不够,或者有质量问题,会直接影响电池的安全。
“电池的四个部分中,看起来简单的隔膜,实际上是投入最大的,也是相对最难制造的。所以,不论是比亚迪(BYD)还是宁德时代(CATL),这些大企业背后都离不开这些关键基础材料,特别是隔膜。”
对许多产业而言,掌握关键技术,就等于掌握话语权。随着电动车(EV)普及、消费电子产品增长,以及能源储存技术加速部署,像INV集团这般的电池业者正在扩张。
根据市场研究机构Mordor Intelligence预测,亚细安的电动车电池制造市场将在2025年达到2亿6000万美元(约3亿5600万新元)的规模,并于2030年成长至6亿6000万美元,年均增长率达20%。
在各国政府推动绿色转型、加强电动车本地化制造的共同趋势下,电池成为各国政策与产业扶持的重点。我国到了2040年,将全面淘汰汽油与柴油车,由清洁环保的车辆取代。
与其他亚细安邻国相比,新加坡既缺乏大规模汽车制造业,也无丰富原材料资源。不过,新加坡凭借在锂离子电池技术、系统整合能力,以及政策制定的优势,已在电池供应链的关键环节确立起独特的角色。
譬如,以INV集团为例,工厂设在马来西亚,也将在新加坡设研发中心。
江涛认为,新加坡的地理位置和经济政策有利公司的发展。他说,经济发展局(EDB)与它这样的电池基础材料公司合作,帮助新加坡在整个电池产业链中拥有一定话语权。
退役电池暗藏财富 “黑粉”寻宝提炼新价值
有些新加坡公司在电池研发上精进技术,有的则在下游回收端“寻宝”。
总部设于新加坡的GLC Recycle成立于2022年。公司在大士建立电池预处理设施,将废旧电池破碎为黑粉(black mass),再运往位于老挝的工厂,进行湿法冶炼(hydrometallurgy),提炼出更具价值的贵金属。
所谓黑粉,指的是锂电池回收过程中的中间产物。废旧电池经过破碎后,内部的正负极材料、电解质和黏结剂等混合成一种深色粉末。这种物质富含贵金属与有价金属,可进一步提炼回收,重新用于制造新电池。
谈及创业的动机,GLC Recycle总裁杨鸣栋说:“在2017年到18年的时候,三元锂电池(ternary battery,含有镍、钴和锰三种元素)开始爆发式增长。这类电池里含有大量镍,而它又是非常有价值的金属。印尼出产的镍矿,利用率只有1%多,从废电池里却可回收到6%到8%,为什么不把这些资源拿回来?”
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“这不仅是一个巨大的商机,也能帮政府解决未来必须面对的环境处理难题。
不过,新加坡本地市场小,电池处理量有限。GLC Recycle因此大量进口来自欧美的废旧电池与黑粉。杨鸣栋说,公司会协助陆交局处理在执法行动中被充公的个人代步工具(PMD)中的电池。
在技术层面,GLC Recycle特别关注如何无害、高效地取出电池中的电解液,以及减少拆解过程中的起火爆炸风险。
不过,为何选择土地成本高昂的新加坡作为第一步处理工厂?
杨鸣栋解释道:“亚细安不同国家对黑粉的定义不一样。许多国家把它当成危险废物禁止进出口。不过,新加坡却是少数同时允许进口黑粉和废旧电池的国家。”
绿色储能方案 将电力智慧装进集装箱
Green Tenaga是一家专注于电池储能系统(Battery Energy Storage System,简称BESS)制造的本地企业。
储能系统仿佛是一个大型的“充电宝”,在平时利用电池储存电能,并在必要时释放的技术系统。它通常与电网、太阳能板或风力发电机配合使用,为电力系统带来更高的可靠性。
公司副总裁李增光受访时指出,公司定制的储能解决方案,服务对象涵盖工商业用户、微电网到公用事业电网。Green Tenaga在中国设制造基地,主要生产标准化的集装箱式储能系统。这意味着它把所有储能设备,包括电池模组、安全系统和控制装置等都整合进一个标准海运集装箱内。
“集装箱式的储能系统,采用即插即用的方式封装,这使得它们几乎在世界任何地方都能轻松部署。由于它们完全符合标准海运集装箱的尺寸,因此也非常易于海运。”
李增光也指出,尽管集装箱本身的成本可能仅占储能系统的一小部分,但它却是防止电池火灾的第一道防线,在确保系统安全性方面发挥着至关重要的作用。
谈及储能领域的技术突破,李增光坦言,相关创新更有可能来自中美两国。而受制于各种原因,我国也不太可能发展大规模的电池储能系统制造基地。不过,新加坡依然可以在研发方面发挥重要作用。
“中国在电池相关技术的研发方面进展迅速,主要因为它拥有更多的资金和人力资源,所以近几年在高能量密度电池上取得了不少突破。相比之下,新加坡虽然不是制造大国,但可以在制定亚细安区域的相关法规、开发软件系统,以及电力储能的特殊应用上发挥作用。”
我国工程人才素质高 推动绿能转型有优势
例如,Green Tenaga正与新科研(A*STAR) 旗下的先进再制造与科技中心(ARTC)合作,开发基于分析的能源管理解决方案,以更有效地监控电池系统的健康状况。
李增光也认为,与亚细安其他国家相比,新加坡拥有高技能的工程人才,因此在推动从棕色能源向绿色能源转型方面具有优势。“只不过,新加坡并非通过制造实现突破,而是通过强化作为解决方案提供商的角色。”