Производство аккумуляторов для мобильных

Производство литий ионных аккумуляторов

Литий ионные аккумуляторы – самые качественные и долговечные источники питания, которые идеально подходят для бытовой техники и цифровых устройств. Они дороже аналогичных изделий из кадмия и никеля, поэтому их производство – прибыльный бизнес. Но в данной отрасли предпринимательства много нюансов, которые необходимо учитывать.

Нужно ли разрешение на открытие бизнеса

Перед открытием бизнеса по производству литий ионных аккумуляторов, необходимо зарегистрироваться как объект предпринимательства. Легальное изготовление батарей стоит начать с выбора юридической формы компании. Для массового производства продукции лучше всего сразу зарегистрировать ООО. Если планируется работа с частными лицами, можно зарегистрироваться как ФЛП, так как данное оформление требует меньше усилий и времени. Независимо от формы регистрации, каждый предприниматель должен понимать, что доход возможен только в случае зарегистрированной деятельности, которая внесена в реестр плательщиков.

После регистрации юридического лица следует зарегистрировать налог на добавленную стоимость (НДС) и открыть банковский счет. Также должны быть оформлены необходимые документы о праве собственности на здание, в котором планируется производство литий ионных аккумуляторов с перечнем обязательных требований к нему.

Особенности производства

Технологии производства литий ионных аккумуляторов довольно существенно различаются, поскольку существуют батареи различных характеристик и форм-факторов. Для аккумуляторов всех форм-факторов существует алгоритм производства, включающий в себя следующие этапы:

• Изготовление электродов.
• Сборка электродов в аккумуляторы.
• Установка защиты.
• Упаковка в пластиковый корпус.
• Заливка электролитом.
• Герметизация.
• Тестирование.
• Зарядка.

Особенности производства связаны с применением высокоактивных химикатов, которые используются в литиевых ячейках. Катоды и аноды похожих форм производятся на таком же оборудовании, их нельзя смешивать во избежание разрушения батареи. Для производства анодов и катодов нужны разные помещения. Для современного производства литий ионных аккумуляторов нужны большие помещения и высокотехнологичное оборудование, которые можно импортировать из-за границы.

Требования к помещению

Такой многостадийный процесс, как производство батареек, требует тщательного контроля качества продукции и специального оборудования, которое требуется для изготовления аккумуляторов различных типов. Процесс производства таких изделий сопровождается выделением большого количества вредных веществ, поэтому важно, чтобы производственный цех находился в промышленной зоне. Аккумуляторное помещение обычно имеет пять зон:

В ремонтном отсеке устанавливают подъемные механизмы с взрывозащищенным исполнением. В щелочном отделении осуществляют зарядку и хранение аккумуляторов, размещают шкафы с вытяжками. Комната с необходимой зарядной аппаратурой должна быть отделена от других помещений противопожарной стеной.

Общеобменная вентиляция и защита от взрыва – необходимость для всех зон с химически активным фоном. В случае отключения вентиляции должна быть предусмотрена автоматическая блокировка тока для зарядки аппаратуры. Для освещения применяются взрывозащищенные светильники и лампы.

Средства для пожаротушения должны быть установлены во всех функциональных пространствах цеха!

Материалы

Основы для производства анодов и катодов поставляются в виде черного порошка мелкой фракции. Частицы гладкой сферической формы имеют закругленные края. Здесь очень важно качество продукции, поскольку шелушащаяся поверхность и острые кромки особенно чувствительны к высокой электрической нагрузке. Для производства катодов применяют смесь кобальта и никеля, иногда в состав включается марганец.

Для призматических литий ионных аккумуляторов нужны прямоугольные электроды, укладываемые через сепаратор друг на друга. Для улучшения стабильности применяют электролитные добавки, которые предотвращают деградацию раствора. Состоят они из органических растворителей. Надежный электролит выдерживает высокие температуры и напряжение, обеспечивает подвижность ионов лития, что приводит к увеличению срока эксплуатации батареи.

Для сборки электродов необходим высококачественный фиберглассовый стеклопластик с возможностью приваривания токовывода, заливки электролитов и герметичного закрытия.

Технология изготовления

Сходные по форме аноды и катоды имеют различное содержание. Смешивать мелкие компоненты перед нанесением на аноды и катоды не допускается. Изготовление разнозаряженных лент для литий ионных аккумуляторов допускается только на отдельных производственных площадках. Технология изготовления батареи включает в себя четыре основных этапа:

• Первый этап – активный слой подготавливается для нанесения на фольгу. Из состава делают однородную массу и нагревают ее в трубчатой печи. Сырье поступает на мельницу. Здесь слой перемалывается до состояния мелкодисперсных частиц и полной однородности. Сырье наносится на проводящие ленты и закрепляется в термопечах. Заготовку прокатывают прессом, после чего она направляется в цех сборки.
• Второй этап – нарезка материалов на листы или ленты, сушка, сборка анодов и катодов в многослойные конструкции. Соединение анодных и катодных лепестков ультразвуковой сваркой, вывод контакта на токосъемник. Здесь аккумулятору придают нужную форму, и элемент проверяется на КЗ.
• Третий этап – приваривание отрицательной клеммы и создание углубленного контура для последующего впаивания покрышки. Закачка порции электролитов в корпус в атмосфере инертного газа, установка, центровка и сваривание покрышки, обеспечение герметичности корпуса. Обертывание готового элемента термоусадочной пленкой. Проведение первичной зарядки литий ионного аккумулятора.
• Четвертый этап – выполнение контроля качественных характеристик батареи, проверка емкости и замер сопротивления. Хранят батареи при оптимальной температуре 0-10 градусов.

Залог высокого качества производства литий ионных аккумуляторов – точный подбор электрохимических характеристик элементов и проведение пробных испытаний конечного продукта.

Оборудование

Такой сложный производственный процесс как изготовление аккумуляторных батарей требует соответствующего оборудования. Так, цех необходимо оборудовать следующей аппаратурой:

• спектрометром-анализатором химического состава сырья;
• электронными микроскопами с функцией сканирования;
• калориметрами для определения тепловых свойств материалов и ячеек;
• вибрационными столами и климатическими камерами для настройки производительности ячеек;
• тестирующим оборудованием для определения срока службы батареи и циклов ее зарядки.

Сейчас подобное оборудование можно приобрести как от отечественных производителей, так и от импортных. Особенности аппаратуры могут отличаться в зависимости от типа изготовляемой продукции. Ориентировочная цена технологического оборудования для лаборатории составляет от 100 до 350 тысяч долларов США.

Сбыт продукции

Широкая область применения таких изделий как литий ионные аккумуляторы, предоставляет большие возможности для сбыта товара. Литий ионные батареи применяются в современных смартфонах и планшетах, электромобилях, гидроскутерах, ручных и садовых инструментах. Использование этого источника питания активно внедряется на рынке подъемного-транспортного оборудования. Поэтому при налаживании бизнеса предпринимателям не составит труда найти деловых партнеров для организации сбыта качественно изготовленных литий ионных аккумуляторов. При этом важно придерживаться баланса низкой себестоимости продукции и окончательной стоимости товара для привлечения потенциальных покупателей и обеспечения своего предприятия достаточным доходом для продолжения деятельности.

В целом, производство такой продукции как литий ионные аккумуляторы, является достаточно сложным делом с производственной и юридической точки зрения. Но, достигнув успеха в преодолении трудностей для открытия этого бизнеса, можно рассчитывать на стабильный доход и потребительский спрос на изготовляемые изделия.

Подписывайтесь на нас во Вконтакте и Яндекс Дзен.

Источник

Сложно ли начать производство литий-ионных аккумуляторов в России?

Мы получаем вопросы о производстве литий-ионных аккумуляторов в России с тех пор, как открыли в Москве под вымпелами Neovolt предприятие с линией сборки элементов питания для электроники.

Путь производителя для нас — необходимость.

Всё чаще поступают заказы на батареи, которые уже не найти в продаже, аналогов им нет, оригинал снят с производства. Это уже не коммерция с интернет-магазином, а совершенно новый уровень с исполнением условий контроля качества, исследовательской работой, просчётом ценообразования и другие бесчисленные нюансы.

Насколько это сложно, дорого ли, перспективно ли?

Наш пилотный проект уже вырос в промышленное сотрудничество с крупными заказчиками из государственного и частного секторов.

С недавних пор в качестве эксперимента мы решили выполнять и розничные заказы. Пока не спешим делать красивые лэндинги — на текущем этапе достаточно и простой формы или письменного запроса на редкие экземпляры элементов питания.

Предлагаем разобраться в нюансах создания собственного аккумуляторного предприятия. Эти знания будут полезны, если вы хотите пойти этим путём или просто желаете узнать, как всё устроено.

Зачем производить литий-ионные аккумуляторы в России?

С самого начала мы хотели дать всем (и себе самим в том числе) возможность заказывать выбывшие с рынка батареи. Регулярно возникают ситуации, когда заказчик ищет редкие элементы к дорогостоящему аккумуляторному электроинструменту, промышленным или медицинским приборам.

Если оригинал более не производится и аналогов нет, то что делать?

Изначально мы просто так и говорили вам: «Аналогов нет, оригинал снят с производства». Даже статус пришлось проработать такой в каталоге для дефицитных товаров.

Стоит ли говорить, что бытовые гаджеты вроде беспроводных пылесосов, планшетов, радиоуправляемых моделей, смартфонов после износа аккумулятора и при отсутствии аналога к нему вовсе идут в утиль?

Когда пользователи стали всё чаще просить нас подобрать просто что-то близкое по габаритам и разъёмам, дабы где-то подпереть, где-то «подколхозить». Тогда-то впервые и возникла идея, почему бы не использовать наши 12-летние опыт и знания в аккумуляторной отрасли в немного другом русле — производстве.

Эпоха электротранспорта, носимых гаджетов и Интернета вещей (IoT, Internet of Things) в корне меняет игру. Простые пользователи и производители, как мы уже убедились, сейчас испытывают потребность в компактных литий-ионных аккумуляторах так, как никогда раньше. Рынок переживает нехватку надёжных поставщиков, кто не свинтит в ответственный момент.

О том также повествуют нам СМИ, когда в очередной раз Apple (пример) или Samsung (история про Note 7) объявляют о переносе/отзыве новой модели гаджета из-за бракованных партий батарей. Про обман с аккумуляторами для гаджетов наши читатели присылают много писем и рассказов, поэтому мы приводим отдельную заметку об этом.

И вот перед вами зачаток технико-экономического обоснования инвестиций в производство литий-ионных аккумуляторов в России. Если говорить простыми словами, то получается, что это невероятно востребованная идея! Возможно ли её вообще воплотить в жизнь?

Как выглядит производство литий-ионных батарей?

Воплотить её возможно в одном из двух вариантов (или в двух сразу).

1. Завод по производству литий-ионных аккумуляторов

Изготовление элементов с нуля на основе химических материалов с исследованиями и оптимизацией.

2. Завод по сборке литий-ионных аккумуляторов

Сборка батарей или блоков в зависимости от формы, размера ячейки, уровня автоматизации и годовой производительности.

Стоимость инвестиций в предприятие первого типа значительно (в 5-10 раз) больше вложений во второй вариант.

1. Завод производства литий-ионных аккумуляторов с нуля

Производство первого типа основано на создании ячеек с нуля. Это наиболее дорогостоящий и утомительный в плане подготовки процесс. Он требует больших инвестиций и высоких технологий в цепочке (зачастую основанных на роботизации/автоматизации).

Такому предприятию требуется исследовательская лаборатория, которая занимается поиском наиболее оптимальных химических соединений.

Первый тип аккумуляторных заводов строится в тех регионах (городах и даже их муниципальных образованиях), где существует подходящая экосистема. Например, Индия уже много лет даже с государственной поддержкой никак не может построить ни одного такого предприятия из-за отсутствия инфраструктуры и дороговизны соглашений с поставщиками (в основном те, кто производит автомобильные аккумуляторы интересуется отраслью).

2. Завод сборки литий-ионных аккумуляторов в батарею

Завод второго типа (по сборке литий-ионных аккумуляторов в батареи) использует готовые элементы от производителя первого типа (ячеек с нуля). «Сборщик» расширяет их применение так, чтобы ячейки могли подходить к разным устройствам (в том числе редким, к которым сложно найти запчасти).

Neovolt — это как раз производитель второго типа, который масштабирует аккумуляторную химию так, чтобы она могла применяться в самых разных устройствах.

На сегодняшний день это такое же востребованное предприятие, как и те, что занимаются созданием элементов с нуля. Сборка выполняется в виде индивидуальных конструкций аккумуляторных блоков с возможностями проектирования и доставки конечному потребителю.

В случае Neovolt компоненты заказываются у таких именитых брендов, как Samsung, Sanyo, LG, Panasonic, Minamoto. Эти поставщики глубоко автоматизированы и оцифрованы, они могут выполнять наши потребности в комплектующих быстро и с гарантией (про важность выбора источника сырья и оснащения читайте ниже).

Преимущества предприятия по сборке аккумуляторов:

• • дизайн и сборка для всех аккумуляторных приложений, включая бытовые приборы, промышленную электронику и электромобили;
• • производственная линия для сборки и упаковки аккумуляторов;
• • автоматическая и полуавтоматическая фасовочная линия;
• • применение нестандартных компонентов, ячеек, BMS-плат и так далее;
• • заказ «химии» у мировых поставщиков с налаженной экосистемой от добычи полезных ископаемых до обеспечения гарантии на брак готового изделия.

Если вы намерены конкурировать с китайскими производителями литий-ионных аккумуляторов (о них мы рассказывали здесь), то ожидайте сверхзатратную инвестицию. Расчёты приводим ниже.

Что понадобится для запуска производства литий-ионных аккумуляторов в России?

Для создания предприятия (как сборочного, так и для производства с нуля) вам понадобятся:

• • земля под объект (аренда или приобретение),
• • здание (аренда или строительство),
• • достаточная мощность подводимого электричества,
• • чистая вода (центральное водоснабжение),
• • переработка отходов (вывоз и утилизация классифицируются по категории ТБО),
• • непосредственно производственное оборудование,
• • поставщики сырья.

И это самая лёгкая часть. У вас должны быть опытные специалисты с профессиональными знаниями, как дозировать химические ингредиенты, как правильно настраивать оборудование для производства всех подкомпонентов с определёнными допусками и как изменять аспекты производства ячеек (более 10 станций на линию) после каждой партии.

Интересен ещё факт, что пока вы не добъётесь оптимального «рецепта» и отлаженного процесса для предпочтительной производительности на ячейку, ни о каком коммерческом успехе не может быть и речи.

Существует как минимум пять популярных литий-ионных химических компонентов для различных областей применения. Для каждого из них требуются уникальные настройки производственной линии. Какого-то универсального «Ноу-хау» или «Гайда» не существует ни в книгах, ни в мануалах.

К успешному производству литий-ионных аккумуляторов в России и в любой другой стране можно прийти только получив практический опыт и хорошее наставничество со стороны экспертов.

С чего начинать?

Перед тем, как начать, вам понадобится:

• • исследовать рынок собственной страны, соседних, и других потенциальных стран-импортёров;
• • выбрать целевую аудиторию (конкретный рынок и подлинный потребитель);
• • определиться с химическим составом, формами и размерами;
• • рассчитать годовой объём производства;
• • определить налоговую нагрузку и возможности субсидирования.

Только тогда вы сможете начать работать над определением планок затрат на оборудование, рабочую силу и множество других статей бюджета. Выполнив нехитрые этапы подготовки, опытный промышленник обнаружит возможности заключения выгодных логистических контрактов, соглашений с прямыми поставщиками, разгрузки транспортного плеча и так далее.

Пример, сколько нужно денег

Рассмотрим пример предприятия из четырёх производственных линий:

• • аккумуляторы типа 18650,
• • 21700,
• • литий-полимерный «пакет»,
• • призматические ячейки LiFePO4.

Цифрами поделился бизнесмен из Индии Карла Янга (Karl Young). Ему понадобилось около 30 миллионов долларов в ценах 2019-го года. Это расчёт на оборудование (90% автоматика), установку, наладку только для одной из четырёх линий 18650 с производительностью ячеек ёмкостью до 250 мВт•ч в год (23 млн ячеек в год или условно оснащение 230 электромобилей Tesla).

Сырьё, рабочая сила, электроэнергия, водоснабжение, аренда здания, оплата налогов и прочих сборов — всё это в дополнение к указанной цифре.

Снизить затраты сложно, утверждает Карл Янг . В процессе производства очень много этапов, таких как перемешивание, нанесение покрытия, каландрирование, продольная резка и так далее.

Сырьё занимает большую долю в стоимости:

• • катодный материал;
• • материал анода;
• • технология (используемая химия + техническое «ноу-хау»).

Стоит учитывать и отбраковку на каждом этапе. Если она составляет 5%, то конечный выхлоп остается низким.

Из чего должен состоять бизнес-план?

Ниже приведены несколько обязательных деталей, которые вы должны включить в бизнес-план:

• • текущая позиция на рынке и ожидаемый будущий спрос,
• • размер рынка,
• • статистика,
• • тенденции,
• • SWOT-анализ,
• • прогнозы.

Бизнес-план предоставляет всесторонний отраслевой анализ. Он охватывает подробную отчётность, оценивает положение отрасли, предоставляет аналитические данные SWOT-анализа отрасли.

Отчёт должен включать:

• • мощность завода,
• • требование по землям и строительству,
• • заводское оборудование,
• • блок-схема,
• • детальное определение потребностей в сырье со списком поставщиков,
• • общие капитальные вложения вместе с подробным расчетом нормы прибыли,
• • анализ безубыточности,
• • анализ рентабельности.

Для инвестора нужен обзор мировой отрасли с подробной информацией о прогнозируемом размере рынка. Лишь затем переходите к более подробной оценке отрасли.

Кто ещё открыл производство литий-ионных батарей в России?

В России в настоящее время импортируют ячейки и собирают их вручную или полуавтоматически в корпуса, модули и пакеты. Многие компании заинтересованы в том, чтобы заняться производством тяговых аккумуляторов для электромобилей, промышленной электроники, устройств Интернета вещей и так далее.

Примеры известных поставщиков литий-ионных аккумуляторов в России:

• • Лиотех «Литий-ионные технологии» (Новосибирская область, один из лидеров, широкий спектр продукции);
• • Aspil Energy (Пятигорск, широкий спектр продукции);
• • ОАО «НИАИ «Источник»» (Санкт-Петербург, разработчик и производитель);
• • АО «Литий-Элемент» (Саратов, разработчик и производитель).

Исследовательские центры испытывают недостаток финансирования. Те же «Сколтех» или Институт проблем химической физики Российской академии наук в Черноголовке находятся на пути создания уникальных систем накопления энергии. Ниже приводим отрывок из статьи о непростом старте «Лиотех» в России.

Разработкой проектов поддержки и субсидирования производителей систем накопления энергии на литий-ионных аккумуляторах в Российской Федерации занимается Минпромторг. До сих пор российские программы имели лишь точечное воздействие на отдельные виды закупок (тот же муниципальный электротранспорт) или сотрудничество с отдельными предприятиями (как «Лиотех»).

В соседнем Европейском Союзе разворачиваются масштабные проекты поддержки литий-ионной отрасли. Есть все основания полагать, что господдержка будет расширена и в России в период до 2024-го года с целью развития электротранспорта.

Производство литий-ионных аккумуляторов в России доступно всем предпринимателям благодаря практически свободной нише, развитой логистике, относительно недорогому транспорту, электричеству и высокой инвестиционной активности.

Но такой бизнес сложно организовать, так как:

• • в целом отсутствует государственная поддержка;
• • имеется бюрократическая волокита при работе с поставщиками сырья на внутреннем рынке;
• • относительно высокие налоги и сборы;
• • исследовательская база за свой (а не государственный) счёт;
• • трудно преодолевать административные препятствия из-за особых ограничений в каждом регионе;
• • оборудование импортное и дорого стоит;
• • не хватает опытных специалистов в литий-ионном производстве;
• • высокая конкуренция за пределами внутреннего рынка.

Надеемся, это поможет вам разобраться в вопросе производства литий-ионных батарей в России.

Пишите, если возникнут вопросы или вам понадобится больше информации о нашем опыте открытия аккумуляторного предприятия Neovolt. Мы занимаемся производством тех редких аккумуляторов, которых нигде нет в продаже, и оригинал уже давно снят с производства. Либо отправляйте вопросы личным сообщением нам ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.

Источник