关于指控:UKBIC是如何帮助加速英国的电池制造雄心的

毫无疑问，英国正处于电池制造革命的边缘。

据估计，到下个十年结束时，英国可能会拥有多达7家大型电池超级工厂:这些巨大的设施能够生产大量电池，以满足汽车行业向电气化的无情而迅速的转变。事实上，越来越明显的是，如果没有这些工厂——考虑到电池的高成本——在英国制造汽车的商业案例将会消失。

就目前的情况来看，英国最大的电池厂(同时也是欧洲最大的电池厂)是位于桑德兰的日产(Nissan)工厂(现在由中国企业昂科威AESC运营)。这家工厂的年生产能力为2GWh，与欧洲大陆涌现的许多工厂相比相形见绌:预计到2020年，欧洲大陆的电池生产能力将达到450GWh。

尽管两个主要的电池制造项目Britishvolt工”Gigaplant”以及向桑德兰工厂的扩张——现在已经获得了资金，英国至少还需要三到四年的时间才能回到电池制造版图上。

然而，位于考文垂郊区的一座2万立方米的新工厂，配备了从零开始生产大量电池所需的所有先进技术，为英国制造业的新时代提供了诱人的一瞥。

政府的3.3亿英镑的关键支柱之一法拉第电池的挑战(旨在为英国电池行业注入资金)1.3亿英镑的英国电池产业化中心(UKBIC)成立，以帮助证明新兴电池技术的可制造性，并为创新电池公司提供将其技术投入生产的专门知识。

该中心的总经理杰夫·普拉特(Jeff Pratt)表示，该中心为英国电池生态系统提供了一个至关重要的缺失环节，它使各组织能够在推进投资之前验证技术和流程。他告诉《工程师》杂志:“很多公司没有1.3亿英镑来投资这类设施，他们就是无法启动。”“这样做的想法是，我们在靠近市场的地方设立一个设施，帮助企业为产品上市做好准备，从而降低他们大规模投资的风险，让他们拥有进入市场的专业知识。”

作为英国电池行业的资深人士(他曾担任日产(Nissan)位于桑德兰(Sunderland)的锂离子电池厂总经理)，普拉特感到鼓舞的是，这种方法已经开始产生效果。

“这是非常健康的，”他说，“有很多好的研究正在进行，我们正开始进入通过法拉第挑战获得资助的一些多年项目的阶段——这对英国来说是一个真正的突破。”我们一直拥有这种巨大的科学能力，但我们一直在努力坚持下去。”

同时，大流行的到来也带来了一些挑战该中心将于2021年7月启动(有一段时间，让调试工程师在现场安装所有的新机器是不可能的)这几乎没有影响到UKBIC的雄心壮志。“自推出以来，我们已经收到了22份订单。我们已经关闭了其中12个，目前有10个在直播。”“我们的订单基数约为700万英镑，我们的库存约为2000万英镑。”他补充说，更重要的是，所有这些业务都是随着询盘的到来而增长的，这令人信服地说明了对该设施的被压抑的需求。

来自汽车转型基金的10亿英镑是一个良好的开端，但这足够吗?我们可能需要更大的资金。我们需要激励供应链

根据保密协议，普惠无法核实这些客户的姓名，但不出所料，到目前为止，大部分感兴趣的都是汽车行业的组织。然而，尽管汽车行业无疑将在未来几年占据主导地位，但普惠预计，随着电气化在其他领域的发展势头增强，客户基础将不断扩大，潜在客户包括航空航天;非公路用;铁路和海运都对UKBIC提供的服务表现出不同程度的兴趣。

除了专注于技术制造外，UKBIC的另一个关键领域是开发对该行业的短期和长期未来至关重要的技能，普拉特将其描述为“一个重大问题”。一个超级工厂预计将雇佣约7000人，这还不包括供应链下游创造的额外就业岗位。

“如果你看看现在世界各地发生的事情，你会发现很多人辞职，每个人似乎都在跳槽....我认为，由于该领域的增长，这种情况在电池领域被放大了。”

虽然UKBIC和法拉第电池挑战赛的其他成员都在帮助制定学位和学徒计划，以培养未来的电池工程师，普拉特说，更迫切的技能需求只有通过迅速提高现有汽车劳动力的技能，并吸引具有可转移技能的工程师到该行业来满足。

普拉特在桑德兰工厂期间也取得了类似的成就，他相信，英国的工程工人将迎接挑战。他说:“我从各个地方拉人，我从车身车间、焊接车间、油漆车间、工艺车间拉人。我把它们从底盘组装中拉出来，我把它们从发动机车间拉出来做高公差的工作。所有这些都需要通过电池过程。这就像是一下子就能制造出完整的汽车。”

普拉特表示，除了技能之外，电池行业的另一个巨大挑战是建立有效的英国原材料供应链。电池高达60%的价值来自于原材料，虽然开始在英国开采锂、石墨和其他关键材料显然是不现实的，但在这条供应链的核心，发展英国在许多工业化学过程中的能力是迫切需要的。

最近，新加坡托克宣布将在英国建造年产5万吨的绿色锂冶炼厂，这显然是一个可喜的消息，但普惠希望政府能提供更多支持，帮助应对供应链挑战。“来自汽车转型基金的10亿英镑是一个很好的开始，但这足够吗?””他问道。“我们可能需要更大的基金。我们需要激励供应链。”

Pratt还预计，原材料需求的螺旋上升，将推动制造商探索替代材料和不同电池化学成分的应用，这是UKBIC能够应对的未来。“如果你考虑到现在的增长速度，我认为你无法在网上快速获取原材料，所以你必须寻找不同的材料。我绝对认为，我们将取得一个阶段，需要运行多种化学，”他说。

尽管未来面临挑战，但围绕UKBIC的议论以及英国蓬勃发展的电池行业普遍存在的紧迫感，对普拉特来说是一个可喜的进展。普拉特承认，英国放弃其在该技术的早期领先地位，令他感到沮丧。

的确，就在几年前，人们还在担心英国可能会错过这艘船，而现在，人们越来越相信，到2040年，电池行业将能够满足每年140Gwh的预期需求，这在不久前还是一个不可想象的目标。普拉特说:“我认为我们现在肯定在迎头赶上。“我们已经在英国宣布了一些giga工厂的消息，希望我们还会有更多的消息正在进行中。”

更重要的是，一个令人鼓舞的迹象表明，英国在电池制造方面并非只是在追赶，UKBIC本身已经吸引了相当一部分希望复制这种模式的经济体和地区的国际兴趣。事实上，今年春天早些时候(2022年4月)，德国夫劳恩霍夫电池生产研究机构FFB——据说正在考虑建立一个类似的设施——与普拉特的团队签署了一份谅解备忘录，普拉特将这一信任投票描述为“对英国的一个美妙的赞誉”。俗话说，模仿是最真诚的恭维。

该中心本身——尽管不是一个完全规模的超级工厂——包含了你能在一家工厂找到的大多数技术，并配备了大量先进系统，使其能够从零开始以工业速度生产电池:从电极和电池制造到模块和封装组装。

普惠估计其产能约为每年2 - 3Gwh(足以供应大约6万辆日产聆风)，这对于一个研发设施而不是一个全面投产的工厂来说是相当可观的。

这一过程从电极制造开始，这是英国首次有这样的能力。

为了形成电极，精确剂量的阳极和阴极材料(通过巨大的漏斗输送)与水和溶剂混合在一起，仔细涂在金属箔上，形成电极(阳极用铜，阴极用铝)。这些箔片在40米长的巨型烤箱中干燥，然后在“日历”过程中形成一个大卷。然后，这卷纸被送入分切机，在这里它被分解成更小的纸来制造电池所需的电极

阴极和阳极在两条平行但完全分开的线路上生产，有严格的协议以防止交叉污染。整个过程是在一种精心控制气候的条件下进行的，这种条件通常与半导体行业有关。普拉特将其描述为“在洁净室进行的肮脏过程”。

一旦电极制作完成，电池组装机将首次将阳极和阴极组装在一起，将它们组装成一个单元。

尽管有一组共同的基本步骤，但组装过程因所制造的单元类型而异。该工厂目前可以生产两种类型的电池:圆柱形(熟悉的管状圆柱体)和袋形电池，每种电池的组装技术略有不同。该设备能够生产大约20个圆柱形电池/分钟和三个袋。普拉特希望，在未来的生产线上，该设施还可能配备生产棱柱形电池的能力。

一旦组装好电池并加入电解液，就需要设定电池的化学性质，这一过程大约需要31天。在这个所谓的“形成、老化和测试”阶段，电池被允许放置一段时间，让电解液浸泡在它周围，然后经历一系列的充电和加热过程，启动电池中的化学物质，并在它离开设备之前梳理出任何潜在的问题。这是整个过程中监控最严密、安全最关键的阶段之一，电池的移动采用了高度自动化，并配备了一系列安全系统——包括机器人灭火技术和两个小时的防火墙——以最大限度地减少任何问题的影响。

对于一个处于科技前沿的快速发展的行业来说，这似乎是一个令人沮丧的漫长的最后阶段。但普拉特承认，这是一场紧张的等待游戏:“在那个地区，你可能有价值4.5亿英镑的30Gwh电池，直到你到达终点，你才知道它是否好用。”

最后，一旦细胞通过了这个阶段，就到了为最终客户打包的时候了。在这部分过程中，多个单元连接在一起形成一个模块，模块连接在一起形成一个包。例如，最新版本的日产聆风使用的40kWh电池使用了24个模块，每个模块由8个电池单元组成。