Nedavno je izvještaj CCTV-a o “punjenju jedan sat i čekanju u redu četiri sata” izazvao burne rasprave. Vijek trajanja baterije i pitanja punjenja novih energetskih vozila ponovo su postala vruća tema za sve. Trenutno, u poređenju sa tradicionalnim tekućim litijumskim baterijama, čvrste litijumske baterijes većom sigurnošću, većom gustoćom energije, dužim vijekom trajanja baterije i širim poljima primjeneInsajderi u industriji naširoko smatraju budućim pravcem razvoja litijumskih baterija. Kompanije se takmiče i za izgled.
Iako se čvrsta litijumska baterija ne može komercijalizirati u kratkom roku, proces istraživanja i razvoja tehnologije čvrstih litijumskih baterija od strane velikih kompanija u posljednje je vrijeme sve brži i brži, a potražnja tržišta može potaknuti masovnu proizvodnju čvrstih baterija. stanje litijumske baterije pre roka.Ovaj članak će analizirati razvoj tržišta litijumskih baterija u čvrstom stanju i proces pripreme poluprovodnih litijumskih baterija i odvesti vas da istražite mogućnosti na tržištu automatizacije koje postoje.
Solid-state litijumske baterije imaju znatno bolju gustoću energije i termičku stabilnost od tekućih litijumskih baterija
Posljednjih godina, stalne inovacije u polju daljnje primjene postavile su sve veće zahtjeve za industriju litijumskih baterija, a tehnologija litijumskih baterija se također kontinuirano poboljšavala, krećući se prema višoj specifičnoj energiji i sigurnosti.Iz perspektive razvojnog puta tehnologije litijumskih baterija, gustoća energije koju tečne litijumske baterije mogu postići postepeno se približava granici, a čvrste litijumske baterije će biti jedini način za razvoj litijumskih baterija.
Prema „Tehničkoj mapi puta za vozila za uštedu energije i nova energetska vozila“, ciljna gustoća energije baterija za napajanje je 400Wh/kg 2025. i 500Wh/kg 2030. godine.Kako bi se postigao cilj 2030. godine, postojeća ruta tehnologije tekućih litijumskih baterija možda neće moći snositi odgovornost. Teško je probiti gornju granicu gustine energije od 350Wh/kg, ali gustoća energije čvrstih litijumskih baterija može lako premašiti 350Wh/kg.
Vođena potražnjom tržišta, zemlja takođe pridaje veliki značaj razvoju čvrstih litijumskih baterija.U “Planu razvoja industrije novih energetskih vozila (2021-2035)” (nacrt za komentar) objavljenom u decembru 2019. godine, predlaže se jačanje istraživanja i razvoja i industrijalizacija poluprovodničkih litijumskih baterija, te podizanje čvrstih litijumskih baterija na nacionalni nivo, kao što je prikazano u tabeli 1.
Tabela 1. Komparativna analiza tekućih baterija i čvrstih baterija
Ne samo za nova energetska vozila, industrija skladištenja energije ima širok prostor za primjenu
Pod uticajem promocije nacionalnih politika, brzi razvoj industrije novih energetskih vozila obezbediće širok razvojni prostor za čvrste litijumske baterije.Osim toga, potpuno čvrste litijumske baterije su također prepoznate kao jedan od tehnoloških pravaca u nastajanju za koji se očekuje da će probiti usko grlo tehnologije elektrohemijskog skladištenja energije i zadovoljiti buduće razvojne potrebe.Što se tiče skladištenja elektrohemijske energije, litijumske baterije trenutno čine 80% elektrohemijskog skladištenja energije.Kumulativni instalirani kapacitet skladišta elektrohemijske energije u 2020. iznosi 3269,2MV, što predstavlja povećanje od 91% u odnosu na 2019. U kombinaciji sa smjernicama za energetski razvoj zemlje, potražnja za skladištenjem elektrohemijske energije na strani korisnika, objekti povezani na mrežu obnovljivih izvora energije i Očekuje se da će druga polja dovesti do brzog rasta, kao što je prikazano na slici 1.
Prodaja i rast novih energetskih vozila od januara do septembra 2021. Kumulativni instalirani kapacitet i stopa rasta projekata skladištenja hemijske energije u Kini od 2014. do 2020.
Slika 1. Prodaja i rast novih energetskih vozila; kumulativni instalirani kapacitet i stopa rasta projekata skladištenja hemijske energije u Kini
Preduzeća ubrzavaju proces istraživanja i razvoja, a Kina općenito preferira oksidne sisteme
Posljednjih godina, tržište kapitala, kompanije za baterije i velike automobilske kompanije počele su povećavati istraživački raspored litijumskih baterija u čvrstom stanju, nadajući se da će dominirati nad konkurencijom u tehnologiji električnih baterija sljedeće generacije.Međutim, prema trenutnom napretku, trebat će 5-10 godina da litijumske baterije u punom stanju budu zrele u nauci i proizvodnoj tehnologiji prije masovne proizvodnje.Međunarodne glavne automobilske kompanije kao što su Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai, itd. povećavaju svoja ulaganja u istraživanje i razvoj u tehnologiju čvrstih litijumskih baterija; što se tiče kompanija za baterije, CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD, itd. takođe nastavljaju da se razvijaju.
Potpuno čvrste litijumske baterije mogu se podijeliti u tri kategorije prema materijalima elektrolita: polimerne čvrste litijumske baterije, sulfidne litijumske baterije u čvrstom stanju i oksidne litijumske baterije u čvrstom stanju.Polimerna poluprovodnička litijumska baterija ima dobre sigurnosne performanse, sulfidna litijumska baterija u čvrstom stanju je laka za obradu, a oksidna litijumska baterija u čvrstom stanju ima najveću provodljivost.Trenutno, evropske i američke kompanije preferiraju oksidne i polimerne sisteme; Japanske i korejske kompanije predvođene Toyotom i Samsungom više vole sulfidne sisteme; Kina ima istraživače u sva tri sistema i generalno preferira oksidne sisteme, kao što je prikazano na slici 2.
Slika 2. Izgled proizvodnje poluprovodnih litijumskih baterija kompanija za proizvodnju baterija i velikih automobilskih kompanija
Iz perspektive napretka istraživanja i razvoja, Toyota je prepoznata kao jedan od najmoćnijih igrača u oblasti čvrstih litijumskih baterija u stranim zemljama. Toyota je prvi put predložila relevantne razvoje 2008. godine kada je sarađivala sa Ilikom, pokretanjem litijumskih baterija u čvrstom stanju.U junu 2020. Toyotina električna vozila opremljena litijumskim baterijama u punom stanju već su obavila testove vožnje na probnoj ruti.Sada je došlo do faze dobijanja podataka o vožnji vozila.U septembru 2021. Toyota je najavila da će do 2030. uložiti 13,5 milijardi dolara u razvoj baterija sljedeće generacije i lanaca opskrbe baterijama, uključujući litijumske baterije u čvrstom stanju.U zemlji, Guoxuan Hi-Tech, Qingtao New Energy i Ganfeng Lithium Industry uspostavili su male pilot linije za proizvodnju polučvrstih litijumskih baterija 2019.U septembru 2021., Jiangsu Qingtao 368Wh/kg solid-state litijumska baterija prošla je nacionalnu jaku inspekciju, kao što je prikazano u tabeli 2.
Tabela 2. Planovi proizvodnje solid-state baterija velikih preduzeća
Analiza procesa čvrstih litijumskih baterija na bazi oksida, proces vrućeg presovanja je nova karika
Teška tehnologija obrade i visoka cijena proizvodnje uvijek su ograničavali industrijski razvoj čvrstih litijumskih baterija. Promjene procesa kod čvrstih litijumskih baterija uglavnom se odražavaju u procesu pripreme ćelija, a njihove elektrode i elektroliti imaju veće zahtjeve za proizvodno okruženje, kao što je prikazano u tabeli 3.
Tabela 3 Analiza procesa čvrstih litijumskih baterija na bazi oksida
1. Uvođenje tipične opreme – vruća presa za laminiranje
Uvod u funkciju modela: vruća presa za laminiranje se uglavnom koristi u dijelu procesa sinteze potpuno čvrstih litijumskih baterija. U poređenju sa tradicionalnom litijumskom baterijom, proces vrućeg presovanja je nova karika, a nedostaje veza za ubrizgavanje tečnosti. višim zahtjevima.
Automatska konfiguracija proizvoda:
• Svaka stanica treba da koristi 3~4 osne servo motore, koji se koriste za laminiranje i lijepljenje;
• Koristite HMI za prikaz temperature grijanja, sistemu grijanja je potreban PID sistem upravljanja, koji zahtijeva viši temperaturni senzor i zahtijeva veću količinu;
• PLC kontrolera ima veće zahtjeve za preciznost upravljanja i kraći period ciklusa. U budućnosti, ovaj model bi trebao biti razvijen kako bi se postigla ultra-velika brzina vrućeg presovanja laminacije.
Proizvođači opreme uključuju: Xi'an Tiger Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Shenzhen Xuchong Automation Equipment Co., Ltd., Shenzhen Haimuxing Laser Intelligent Equipment Co., Ltd., i Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd.
2. Uvođenje tipične opreme – mašina za livenje
Uvod u funkciju modela: Mješovita praškasta suspenzija se isporučuje u glavu za livenje kroz uređaj za automatsko dovođenje, a zatim se nanosi strugačem, valjkom, mikrokonkavnim i drugim metodama premaza prema zahtjevima procesa, a zatim se suši u tunelu za sušenje. Osnovna traka zajedno sa zelenim tijelom može se koristiti za premotavanje. Nakon sušenja, zeleno tijelo se može oljuštiti i obrezati, a zatim iseći na širinu koju je odredio korisnik kako bi se izlio filmski materijal s određenom čvrstoćom i fleksibilnošću.
Automatska konfiguracija proizvoda:
• Servo se uglavnom koristi za premotavanje i odmotavanje, ispravljanje odstupanja, a regulator napetosti je potreban za podešavanje napetosti na mjestu premotavanja i odmotavanja;
• Koristite HMI za prikaz temperature grijanja, sustavu grijanja je potreban PID sistem upravljanja;
• Protok ventilacije ventilatora treba regulisati frekventnim pretvaračem.
Proizvođači opreme uključuju: Zhejiang Delong Technology Co., Ltd., Wuhan Kunyuan Casting Technology Co., Ltd., Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd. – Xinbaohua Equipment Branch.
3. Uvođenje tipične opreme – mlin za pijesak
Uvod u funkciju modela: Optimiziran je za upotrebu sitnih perli za mljevenje, od fleksibilne disperzije do brušenja ultra visoke energije za efikasan rad.
Automatska konfiguracija proizvoda:
• Mlinovi za pijesak imaju relativno niske zahtjeve za kontrolu kretanja, uglavnom ne koriste servo, već koriste obične niskonaponske motore za proizvodni proces brušenja;
• Koristite frekventni pretvarač za podešavanje brzine vretena, koji može kontrolirati mljevenje materijala pri različitim linearnim brzinama kako bi se zadovoljili različiti zahtjevi za finoću mljevenja različitih materijala.
Proizvođači opreme uključuju: Wuxi Shaohong Powder Technology Co., Ltd., Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd., i Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.
Vrijeme objave: 18.05.2022