Στο κύμα επιτάχυνσης του μετασχηματισμού της παγκόσμιας ενεργειακής δομής προς την ανανεώσιμη ενέργεια, οι μπαταρίες λιθίου, ως βασικός φορέας αποτελεσματικής αποθήκευσης ενέργειας, υποβάλλονται σε βαθιές τεχνολογικές μεταβολές στην βασική τους συστατικά - η μπαταρία λιθίου {{ και πεδίο εφαρμογής .
1 υλική καινοτομία: Η βασική κινητήρια δύναμη για τη διάσπαση των σημείων συμφόρησης απόδοσης
(1) Θετικά υλικά ηλεκτροδίων: Μετακίνηση από την παράδοση σε διαφοροποιημένη καινοτομία
Στις πρώτες μέρες, το οξείδιο του κοβαλτίου λιθίου χρησιμοποιήθηκε ευρέως σε κύτταρα μπαταριών λιθίου στο πεδίο ηλεκτρονικών καταναλωτών λόγω της πλατφόρμας υψηλής τάσης και της ενεργειακής πυκνότητας . Ωστόσο, η έλλειψη, η υψηλή τιμή και η υψηλή τοξικότητα των πόρων του κοβαλτίου περιορίζουν την προαγωγή της μεγάλης κλίμακας. Οι μπαταρίες και η αποθήκευση ενέργειας λόγω της υψηλής ασφάλειας, της μακράς ζωής του κύκλου και του σχετικά χαμηλού κόστους . σήμερα, τα υψηλά τριμερή υλικά του νικελίου (όπως το NCM811, το NCA, κλπ. .) 300Wh/kg, σχεδόν διπλάσιο από αυτό του παραδοσιακού φωσφορικού σιδήρου λιθίου, βελτιώνοντας σημαντικά την ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας των κυττάρων μπαταρίας λιθίου . που οδηγείται από τη ζήτηση για ηλεκτρικά οχήματα μεγάλης εμβέλειας, η αναλογία της εφαρμογής συνεχίζει να αυξάνεται . ταυτόχρονα, τα νέα θετικά υλικά ηλεκτροδίων όπως το Lithium Manganese Iron (LMFP) Η ασφάλεια και το χαμηλό κόστος του φωσφορικού σιδήρου λιθίου με τα χαρακτηριστικά υψηλής τάσης του οξειδίου του μαγγανίου λιθίου και αναμένεται να γίνει η επόμενη γενιά mainstream θετικό ηλεκτρόδιο .
(2) Αρνητικό υλικό ηλεκτροδίου: επιδιώκοντας υψηλότερη ειδική χωρητικότητα και σταθερότητα
Ο γραφίτης ήταν πάντα το κύριο υλικό για το αρνητικό ηλεκτρόδιο των κυττάρων της μπαταρίας λιθίου, με χαμηλό κόστος, χαμηλό δυναμικό εισαγωγής λιθίου και καλή απόδοση ποδηλασίας .}, με την αυξανόμενη ζήτηση για την ενεργειακή πυκνότητα της μπαταρίας, η θεωρητική ειδική χωρητικότητα της ανόδου γραφίτη (372mAh/g) έχει σταδιακά ένα περιοριστικό παράγοντα. Λόγω της θεωρητικής ειδικής ικανότητάς τους μέχρι 4200mAh/g, η οποία είναι πάνω από 10 φορές αυτή του γραφίτη . Ωστόσο, η πυριτίνη υφίσταται σημαντική επέκταση όγκου (μέχρι 300% {{7}%) κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης και εκφόρτισης που οδηγεί σε κονιορτοποίηση υλικών και δομή ηλεκτροδίου, η οποία επηρεάζει σοβαρά την κύκλο της μπαταρίας {}} ερευνητές έχουν παρασκευάσει το σιλό. Τα υλικά με ομοιόμορφα διασκορπίζοντας τα σωματίδια νανο πυριτίου σε μια μήτρα άνθρακα, χρησιμοποιώντας την ευελιξία των υλικών άνθρακα για την απομάκρυνση της μεταβολής του πυριτίου και την ενίσχυση της αγωγιμότητας, η αποτελεσματική επίλυση αυτού του προβλήματος . για παράδειγμα, το σύνθετο υλικό του άνθρακα πυριτίου που αναπτύχθηκε από μια συγκεκριμένη επιχείρηση μπορεί να επιτύχει έναν κύκλο ζωής πάνω από 1000 φορές τη διατήρηση της υψηλής ικανότητας.. Το αρνητικό ηλεκτρόδιο του τιτανικού (LTO) έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε σενάρια αποθήκευσης ενέργειας με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις ασφαλείας λόγω της εξαιρετικής απόδοσης ασφαλείας, της ταχείας φόρτισης και της ικανότητας εκφόρτισης και της Ultra Long Cycle Life (έως και 10000 φορές) ..
2 Βελτιστοποίηση δομικού σχεδιασμού: Βελτίωση της συνολικής απόδοσης των κυττάρων της μπαταρίας
(1) Καινοτόμο ανάπτυξη των διαδικασιών πλαστικοποίησης και περιέλιξης
Στην κατασκευή κυττάρων μπαταριών, η πλαστικοποίηση και η περιέλιξη είναι οι δύο κύριες μεθόδους διεργασίας . Η παραδοσιακή διαδικασία περιέλιξης έχει τις συμβάσεις της υψηλής απόδοσης της παραγωγής και του χαμηλού κόστους εξοπλισμού . Ωστόσο, όταν κατασκευάζονται κύτταρα μεγάλης χωρητικότητας, είναι επιρρεπής σε προβλήματα όπως η ενήμερη κατανομή δύναμης στις πλακές ηλεκτροδίων και η εσωτερική συγκέντρωση του στρες, που επηρεάζουν την κατάσταση της επαφής και την ασφάλεια των κυττάρων της μπαταρίας. Μεταξύ των ηλεκτροδίων πιο ομοιόμορφων, η τρέχουσα κατανομή είναι πιο σταθερή και αποδίδει καλά στη βελτίωση της ενεργειακής πυκνότητας και της διάρκειας ζωής του κύκλου της μπαταρίας, ειδικά κατάλληλο για τα σενάρια υψηλής ποιότητας που απαιτούν εξαιρετικά υψηλή ασφάλεια και απόδοση . τα τελευταία χρόνια, η συνεχής καινοτομία της τεχνολογίας Laminating έχει βελτιωθεί σε μεγάλο βαθμό την αποδοτικότητα της παραγωγής μέσω της έρευνας και της εφαρμογής του Laminating { Η τεχνολογία πλαστικοποίησης τύπου Swing, με μία μόνο ταχύτητα πλαστικοποίησης μέχρι 0 . 6s . Η δεύτερη φάση σχεδιάζει να αυξήσει την ταχύτητα σε 0,45s και η τρίτη φάση θα αναπτύξει έναν εξοπλισμό πλαστικοποίησης υψηλής ταχύτητας 0,25S.
(2) Εξερεύνηση και εφαρμογή νέων κυτταρικών δομών
Για να βελτιωθεί περαιτέρω η απόδοση των κυττάρων της μπαταρίας, τα νέα δομικά σχέδια συνεχίζουν να εμφανίζονται . Μεταξύ αυτών, οι τεχνολογίες CTP (κυψέλες) και τεχνολογίες CTC (Cell to Chassis). Πυκνότητα ενέργειας και αυξάνοντας την ενεργειακή πυκνότητα του πακέτου μπαταρίας κατά 10% -15% . Η τεχνολογία CTC προχωράει περαιτέρω με την ενσωμάτωση των κυττάρων της μπαταρίας απευθείας στο πλαίσιο του οχήματος, επιτυγχάνοντας βαθιά ενσωμάτωση μεταξύ της μπαταρίας και της δομής του σώματος { Το όχημα . Tesla έχει αναλάβει το προβάδισμα στην εφαρμογή της τεχνολογίας CTC σε ορισμένα από τα μοντέλα του, αυξάνοντας το εύρος του οχήματος κατά 10% -20% και οδηγώντας την τάση ανάπτυξης της βιομηχανίας .
3 Αναβάθμιση της διαδικασίας παραγωγής: Εξασφάλιση της ποιότητας και της συνέπειας των κυττάρων
(1) διαδικασία προετοιμασίας ηλεκτροδίων υψηλής ακρίβειας
Η προετοιμασία των ηλεκτροδίων είναι ένα κρίσιμο βήμα στην παραγωγή κυττάρων μπαταρίας λιθίου, επηρεάζοντας άμεσα τη συνοχή της απόδοσης των κυττάρων . Η παραδοσιακή διαδικασία επικάλυψης ηλεκτροδίων έχει προβλήματα όπως το άνοδο πάχος της επικάλυψης και η ασυνεπής κατανομή των σωματιδίων, η οποία οδηγεί σε διαφορετικά ποσοστά αντίδρασης σε διάφορα μέρη της μπαταρίας κατά τη διάρκεια της φόρτισης και της εκφόρτισης, της συνολικής απόδοσης και της διάρκειας ζωής, η οποία επηρεάζει τη συνολική απόδοση και τη διάρκεια της ζωής. Η επικάλυψη και η επικάλυψη μεταφοράς χρησιμοποιούνται ευρέως, η οποία μπορεί να επιτύχει ακριβή έλεγχο του πάχους επίστρωσης ηλεκτροδίων, με αποκλίσεις που ελέγχονται μέσα σε ± 2 μm, βελτιώνοντας σημαντικά την ομοιομορφία και τη συνοχή των επιχρισμάτων ηλεκτροδίων . ταυτόχρονα, η προχωρημένη κύλινδρο συμπιεσμένη τεχνολογία με ακρίβεια, όπως η πίεση του κυλίνδρου και η ταχύτητα για να βελτιώσουν την πίεση του ηλεκτροδίου, Πυκνότητα ενέργειας . Για παράδειγμα, σε μια γραμμή παραγωγής κυττάρων μπαταριών μεγάλης κλίμακας λιθίου, η χρήση της επίστρωσης σχισμής και της τεχνολογίας υψηλής ακρίβειας, η οποία η σταθερότητα αύξησε την ενεργειακή πυκνότητα των κυττάρων κατά 10%{{9}%και η απόκλιση της επακόλουθης ικανότητας της ίδιας παρτίδας των κυττάρων ήταν μικρότερη από 1%,
(2) Ευφυής παραγωγή και ποιοτικός έλεγχος
Με την ανάπτυξη της βιομηχανίας 4 . 0 και την έξυπνη τεχνολογία κατασκευής, η κατασκευή κυττάρων μπαταριών λιθίου μετακινείται προς την ευφυΐα . στη διαδικασία παραγωγής, στον εξοπλισμό αυτοματισμού και στα ρομπότ εισάγονται για να επιτύχουν μη επανδρωμένες λειτουργίες στον χειρισμό υλικών, τη συναρμολόγηση των κυττάρων μπαταρίας και άλλες πτυχές, μειώνοντας τις επιπτώσεις των ανθρώπινων παραγόντων στο προϊόν {4} Η τεχνητή νοημοσύνη, η συλλογή δεδομένων και η ανάλυση των δεδομένων σε πραγματικό χρόνο μπορούν να πραγματοποιηθούν και τα μοντέλα πρόβλεψης ποιότητας μπορούν να δημιουργηθούν για την ανίχνευση πιθανών προβλημάτων στη διαδικασία παραγωγής εκ των προτέρων και την επίτευξη ακριβών ελέγχου ποιότητας . Για παράδειγμα, με την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο και την ανάλυση των παραμέτρων, όπως η τάση, το ρεύμα και η θερμοκρασία κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής και της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, της ζωής, του κύκλου της μπαταρίας και της χρήσης των μοχλών. να μειωθεί κατά 30% -50%, βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα της παραγωγής και την ποιότητα του προϊόντος.