1 σύστημα υλικού πυρήνα
Θετικό υλικό ηλεκτροδίου
Τρία υλικά στοιχείων (NCM\/NCA):
Το νικέλιο (NI) ενισχύει τη χωρητικότητα, το κοβάλτιο (CO) σταθεροποιεί τη δομή και το μαγγάνιο\/αλουμίνιο (MN\/Al) ενισχύει την ασφάλεια. Η υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο (όπως το NCM811, NCA) είναι μια τάση, αλλά η πρόκληση θερμικής σταθερότητας είναι σημαντική.
Τεχνική δυσκολία: Όταν το περιεχόμενο νικελίου είναι μεγαλύτερη από 90%, υπάρχουν σημαντικά προβλήματα με την παραγωγή ζωής και φυσικού αερίου.
Φωσφορικό σίδηρο λιθίου (LFP):
Υψηλό κόστος ασφάλειας και χαμηλού κόστους, αλλά χαμηλής ενεργειακής πυκνότητας (~ 160Wh\/kg). Οι μπαταρίες BYD Blade είναι μια τυπική δομική καινοτομία που βελτιώνει την αγωγιμότητα μέσω της νανοτεχνολογίας και της επικάλυψης άνθρακα.
Πλούσια βάση μαγγανίου λιθίου:
Η θεωρητική ικανότητα είναι μεγαλύτερη από 300mAh\/g, αλλά τα προβλήματα εξασθένησης τάσης και χαμηλής πρώτης επίδρασης παραμένουν προς λύση.
Αρνητικό υλικό ηλεκτροδίου
Γραφίτης:Κύρια λύση, ειδική χωρητικότητα ~ 372mAh\/g, κοντά στο θεωρητικό όριο.
Αρνητικό ηλεκτρόδιο βασισμένο σε πυρίτιο: theoretical capacity reaches 4200mAh/g, but volume expansion (>300%) οδηγεί σε κακή ποδηλασία. Το διάλυμα περιλαμβάνει το σύνθετο σχεδιασμό και την πορώδη δομή του πυριτίου νανο πυριτίου.
Λιθίου μετάλλιο αρνητικό ηλεκτρόδιο:Μια πιθανή επιλογή για μπαταρίες στερεάς κατάστασης, αλλά το πρόβλημα δενδριτών είναι σοβαρή.
Ηλεκτρολύτης
Υγρός ηλεκτρολύτης:Το εξαφθοροφωσφορικό λίθιο (LIPF6) είναι το κύριο συστατικό και απαιτούνται πρόσθετα όπως VC και FEC για τη βελτίωση της ταινίας SEI.
Ηλεκτρολύτες στερεάς κατάστασης:Το οξείδιο (LLZO), το σουλφίδιο (LGPS) και το πολυμερές (PEO), με αγωγιμότητα ιόντων (10 ⁻³ ~ 10 ⁻2 s\/cm) και η αντίσταση διεπαφής είναι βασικά σημεία συμφόρησης.
Διάφραγμα
Η τάση της ταινίας βάσης πολυολεφίνης (PE\/PP) είναι αραίωση (<10 μ m)+ceramic coating to enhance heat resistance. The uniformity of pore size in wet process is better than that in dry process.
2 σχεδιασμός δομής κυττάρων
Κύτταρα κυλινδρικής μπαταρίας (όπως 21700, 4680)
Το Tesla 4680 υιοθετεί ένα σχεδιασμό tabless, το οποίο μειώνει την εσωτερική αντίσταση κατά 50%, αλλά η διαδικασία συγκόλλησης με λέιζερ πλήρους πόλου είναι πολύπλοκη.
Κελί μπαταρίας σε σχήμα τετραγωνικού σχήματος
Η στοίβαξη (CATL) εναντίον της περιέλιξης (BYD), η στοίβαξη έχει 5% υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα αλλά χαμηλότερη απόδοση παραγωγής. Η τεχνολογία CTP (Cell to Pack) εξαλείφει τις ενότητες και επιτυγχάνει απόδοση ομαδοποίησης άνω του 75%.
Κύτταρο μπαταρίας μαλακού πακέτου
Πλαστική συσκευασία αλουμινίου, ελαφρύ αλλά με κακή μηχανική αντοχή. Η πλατφόρμα Ultium της General Motors υιοθετεί ένα "ευέλικτο" σχέδιο.
3 βασικά σημεία της διαδικασίας κατασκευής
Επικάλυψη ηλεκτροδίων:Η απόκλιση της συνοχής της επιφανειακής πυκνότητας πρέπει να είναι μικρότερη από ± 1,5%και τα ξηρά ηλεκτρόδια (όπως το QuantumScape) μπορούν να εξαλείψουν τους διαλύτες.
Polar Roller Pressing:Η πυκνότητα συμπίεσης επηρεάζει τη διάχυση των ιόντων και τα αρνητικά ηλεκτρόδια γραφίτη είναι συνήθως 1 6-1.
Έγχυση και σχηματισμός:Μετά την ένεση κενού, ο σχηματισμός της ταινίας SEI απαιτεί φόρτιση και εκφόρτιση πολλαπλών σταδίων (όπως 0. 02C αργή φόρτιση).
Έλεγχος ξήρανσης:Η περιεκτικότητα σε υγρασία θα πρέπει να είναι μικρότερη από 500ppm για να αποτρέψει την υδρολύοντας και την παραγωγή HF.
4 Επανάσταση στην τεχνολογία αιχμής
Ultra High Nickel θετικό ηλεκτρόδιο:Το μονοκρυσταλλικό+doping (όπως το AL\/mg) βελτιώνει τη σταθερότητα.
Σύνθετος συλλέκτης ρεύματος:Το υπόστρωμα PET+επικάλυψη χαλκού\/αλουμινίου (όπως CATL), μειώνοντας το βάρος κατά 40% και βελτιώνοντας την ασφάλεια.
Τεχνολογία προ -λιθίου:Θετική συμπλήρωση λιθίου ηλεκτροδίου (Li ₂ Nio ₂) ή αρνητικό λιθίου λιθίου για να αντισταθμίσει την απώλεια πρώτης επίδρασης.
Ξηρό ηλεκτρόδιο:Η απόκτηση του Maxwell από την Tesla προωθεί τις διαδικασίες χωρίς διαλύτες, μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας κατά 80%.
5 προκλήσεις και τάσεις
Πυκνότητα ενέργειας:Το θεωρητικό όριο των υγρών μπαταριών είναι περίπου 350Wh\/kg, ενώ οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης μπορεί να υπερβαίνουν τα 500Wh\/kg.
Τεχνολογία γρήγορης φόρτισης:Το αρνητικό ηλεκτρόδιο πυριτίου+ο υπεραγωγικός ηλεκτρολύτης μπορεί να φορτιστεί στο 80% σε 15 λεπτά, αλλά ο κίνδυνος βροχόπτωσης του λιθίου πρέπει να κατασταλεί.
Οικονομία ανακύκλωσης:Η αποδοτικότητα υγρής ανάκτησης του κοβαλτίου και του νικελίου είναι μεγαλύτερη από 98%, αλλά πρέπει να αναπτυχθούν λύσεις χαμηλού κόστους για ανακύκλωση μπαταριών LFP.
6 από την άποψη της βιομηχανικής αλυσίδας
Εξοπλισμός:Η ακρίβεια της μηχανής επικάλυψης φτάνει ± 1 μm και η ταχύτητα της μηχανής περιέλιξης είναι μεγαλύτερη από 3m\/s (οδηγώντας έξυπνη).
Κόστος:Τα κύτταρα μπαταρίας LFP έχουν μειωθεί σε<80/kWh, while ternary battery cells are around 100/kWh.