[现场直击]在5万坪工厂里为微米级正极材料奋战…Posco Future M光阳工厂
走进浦项制铁电池心脏“光阳”
①参观Posco Future M光阳正极材料工厂
公开下一代电池技术“单晶正极材料”
用2000个监控摄像头和空气喷射进行质量管理
“在正极材料工艺中，最重要的是异物管理。只要混入少量水分或异物，就会产生裂纹或导致品质下降。我们将异物含量控制在15ppb（表示十亿分之一的单位）以下进行品质管理。也就是说，在10亿个颗粒中，异物还不到15个。”（Son Donggi，POSCO Future M正极材料室长）
上月20日下午，全罗南道光阳市栗村工业园区内的POSCO Future M正极材料工厂。占地约16万5203平方米（约5万坪）、相当于约23个足球场大小的正极材料工厂里，正在展开一场为了克服以微米（百万分之一米·μm）为单位的微小差异而进行的奋斗。当日，国内正极材料企业近期争相实现量产的单颗粒正极材料首次向世人公开。
迈向下一代电池第一步 POSCO Future M启动“单颗粒正极材料”生产
正极材料是占电池成本约40%以上的核心材料。近年来，提高续航里程和输出功率的材料“镍”含量提升到80%以上的“高镍正极材料”备受关注。但镍是一种不稳定材料，耐热性和抗冲击性较差，存在爆炸风险。镍含量越高，这种不稳定性越大，而用来弥补这一问题的就是单颗粒技术。
POSCO Future M判断，单颗粒正极材料今后将引领电池市场。Son Donggi室长表示：“我认为在正极材料市场上，把镍含量提高到90%以上并不是最重要的。相反，镍含量在60%至70%的‘中镍’正极材料，叠加可以提升续航里程和寿命的单颗粒技术，将会更受青睐。”
现有正极材料是将直径约2微米的金属颗粒小规模聚集而成的多颗粒（多晶·约10微米）形态，电池使用时，锂离子在颗粒之间进出，会导致缝隙扩大并产生气体。气体产生增多后，会出现电池内部鼓胀（Swelling·鼓胀）现象，从而引发隔膜破损、电解液泄漏，严重时甚至导致电池起火，同时也是缩短电池寿命的主要原因。相反，单颗粒正极材料是将镍、钴、锰等多种金属制成直径约4微米的单一颗粒形态，具有更高耐久性和更少的气体产生，可提高安全性并延长电池寿命。
POSCO Future M为生产正极材料实施了极为严格的品质管理。尽管单颗粒正极材料具有诸多优点，但在工艺上却存在不少棘手之处。Choi Uk，POSCO Future M光阳正极材料生产部长表示：“单颗粒正极材料颗粒较大，可以减少不必要的空隙，从而提高能量密度”，但同时也指出：“（单颗粒正极材料）单颗粒尺寸较大，与外界接触的表面积也更大，而（正极材料中的）锂又容易与氢、氧等发生反应，从而产生不良品。加热温度也必须比以往提高100摄氏度以上。”他坦言品质管理难度很大，并补充道：“必须更加精细地控制温度、湿度等工艺环境，在品质管理方面确实存在不少难点。”
POSCO Future M为生产正极材料实施了严格的品质管理。尽管单颗粒正极材料具有诸多优点，但在工艺上却存在不少棘手之处。生产部长Choi Uk表示：“单颗粒正极材料颗粒较大，可以减少不必要的空隙，从而提高能量密度”，但同时也指出：“（单颗粒正极材料）单颗粒尺寸较大，与外界接触的表面积也更大，而（正极材料中的）锂又容易与氢、氧等发生反应，从而产生不良品。加热温度也必须比以往提高100摄氏度以上。”他坦言品质管理难度很大，并表示：“必须更加精细地控制温度、湿度等工艺环境，在品质管理方面确实存在不少难点。”
与“芝士面包”相似的正极材料工艺……2000台监控摄像头与自动化仓库等严苛品质管理
POSCO常将正极材料工艺比喻为“芝士面包”。将作为面包原料的“面粉”（锂、镍、锰、钴等）投入后，首先进行“和面（混合·原料混合工序）”。这团面在适当温度和时间下烘烤，这一过程称为“烧结”。之后，再经过热处理（以高温对表面进行涂覆以提高产品稳定性）和混料（根据包装单位对产品进行混合）的后处理工序，最终产品才会进入市场。POSCO Future M的正极材料工艺目标，是在“芝士面包（正极材料）”中尽可能减少那些“不可食用（导致不良品的）异物”。
Son Donggi室长表示：“为了提升品质管理和生产效率，我们引入了曾应用于POSCO钢铁厂的制造执行系统（Manufacturing Execution System）和机器人，实现了大部分工序的自动化。”他还称：“在厂内安装了2000台闭路电视（Closed Circuit Television），一旦捕捉到设备异常或异常行为，控制室内就会自动亮起红灯进行警示。”
为实现品质管理，还构建了对工艺中样品进行快速检测的体系。Choi部长表示：“我们铺设了连接相距最长可达1公里的各工艺生产线和品质分析室的管道，通过一端加压，用气流将约1公斤重的样品胶囊输送到分析室。这就是POSCO Future M独有的‘空气射送（Air Shooting）’技术。”各楼层按红、黄、蓝等颜色区分的样品，会被实时分析颗粒大小、成分比例和含水量等指标。
在储存成品正极材料和原料的“自动化物流仓库”中，POSCO Future M的技术实力同样凸显。该仓库高20米，地面面积5340平方米（约1615坪），最多可储存1.2万吨正极材料及原料。装在单个重量达1吨的“吨袋”中的正极材料，沿着钢结构上下移动，并由12台自动导引运输车（Automated Guided Vehicle）运送至工艺和出货环节。Choi部长表示：“为应对吨袋破裂等万一发生的事故，仓库内安装了6台恒温恒湿装置。”他还称：“光阳工厂分为1至4期，每一期都在运营这样的自动化仓库。”
韩国正极材料生态体系代表工厂，成为“示范工厂”
POSCO Future M光阳正极材料工厂年产正极材料9万吨，以单一工厂计算为全球最大规模，可为100万辆电动汽车提供电池。该工厂自2019年7月起分4个阶段建成，随着各阶段推进不断扩大产能，并拓展了产品线。
第1、2阶段合称为1号工厂，年产正极材料3万吨。第1阶段每条生产线年产2500吨，共运行2条生产线；第2阶段将单条生产线年产能提高到5000吨，并增至5条生产线。主要生产镍含量65%以上的NCM（镍·钴·锰）正极材料，供应给LG Energy Solution在波兰的工厂等。
第3、4阶段合称为2号工厂，于去年11月竣工。与1号工厂相比，产能扩大一倍，可年产正极材料共6万吨。每条生产线年产正极材料1万吨，生产的产品也更加多样化，包括单颗粒正极材料以及NCMA（在NCM中加入铝）和NCA（镍·钴·铝）正极材料等。2号工厂生产的产品出口至美国，客户包括GM和LG Energy Solution。
Son Donggi室长表示：“随着美国《通胀削减法案》规定，即使在与美国签署自由贸易协定的国家生产的电池正极材料也可以获得补贴，国内扩大正极材料业务的环境已经形成。”他还称：“（光阳正极材料工厂）从锂、镍等原料到前驱体（正极材料原料）、电池回收再到正极材料，构建了完整的生态体系，并作为扩大全球量产能力的‘示范工厂’加以利用。”
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