Nedávno vyvolala bouřlivé diskuse zpráva CCTV o „nabíjení na jednu hodinu a ve frontě na čtyři hodiny“. Životnost baterie a problémy s nabíjením nových energetických vozidel se opět staly horkým tématem pro každého. V současné době, ve srovnání s tradičními tekutými lithiovými bateriemi, polovodičovými lithiovými bateriemis vyšší bezpečností, vyšší hustotou energie, delší životností baterie a širšími oblastmi použitíZasvěcenci průmyslu široce považováni za budoucí směr vývoje lithiových baterií. Společnosti také soutěží o uspořádání.
Přestože lithiová baterie v pevné fázi nemůže být komerčně využita v krátkodobém horizontu, proces výzkumu a vývoje technologie lithiových baterií v pevné fázi se v poslední době zrychluje a zrychluje a poptávka na trhu může podporovat hromadnou výrobu pevných baterií. uveďte lithiovou baterii s předstihem.Tento článek bude analyzovat vývoj trhu s lithiovými bateriemi v pevné fázi a proces přípravy lithiových baterií v pevné fázi a vezme vás k prozkoumání existujících příležitostí na trhu automatizace.
Pevné lithiové baterie mají výrazně lepší hustotu energie a tepelnou stabilitu než tekuté lithiové baterie
V posledních letech neustálé inovace v oblasti navazujících aplikací kladou stále vyšší požadavky na průmysl lithiových baterií a technologie lithiových baterií se také neustále zdokonaluje a směřuje k vyšší specifické energii a bezpečnosti.Z pohledu cesty vývoje technologie lithiových baterií se hustota energie, které mohou kapalné lithiové baterie dosáhnout, postupně přiblížila svému limitu a lithiové baterie v pevné fázi budou jedinou cestou pro vývoj lithiových baterií.
Podle „Technického plánu pro úsporu energie a nová energetická vozidla“ je cílová hustota energie pro napájecí baterie 400 Wh/kg v roce 2025 a 500 Wh/kg v roce 2030.Aby bylo dosaženo cíle do roku 2030, stávající technologie tekutých lithiových baterií nemusí být schopna nést odpovědnost. Je obtížné prolomit strop energetické hustoty 350 Wh/kg, ale hustota energie polovodičových lithiových baterií může snadno překročit 350 Wh/kg.
V důsledku poptávky na trhu země také přikládá velký význam vývoji polovodičových lithiových baterií.V „Plánu rozvoje odvětví nových energetických vozidel (2021–2035)“ (Návrh pro komentář) vydaném v prosinci 2019 se navrhuje posílit výzkum, vývoj a industrializaci lithiových baterií v pevné fázi a zvýšit výrobu lithiových baterií v pevné fázi. na národní úroveň, jak ukazuje tabulka 1.
Tabulka 1 Srovnávací analýza kapalných baterií a polovodičových baterií
Nejen pro nová energetická vozidla má průmysl skladování energie široký aplikační prostor
Rychlý rozvoj průmyslu nových energetických vozidel, ovlivněný podporou národních politik, poskytne široký rozvojový prostor pro lithiové baterie v pevné fázi.Pevné lithiové baterie jsou navíc uznávány jako jeden z nově vznikajících technologických směrů, od kterých se očekává, že prolomí úzké hrdlo technologie elektrochemického skladování energie a splní budoucí potřeby rozvoje.Pokud jde o akumulaci elektrochemické energie, lithiové baterie v současnosti představují 80 % akumulace elektrochemické energie.Kumulativní instalovaná kapacita úložiště elektrochemické energie v roce 2020 je 3 269,2 MV, což představuje nárůst o 91 % oproti roku 2019. V kombinaci s pokyny země pro rozvoj energetiky se zvyšuje poptávka po skladování elektrochemické energie na straně uživatele, zařízení napojená na síť z obnovitelných zdrojů a očekává se, že další obory zahájí rychlý růst, jak je znázorněno na obrázku 1.
Prodej a růst nových energetických vozidel od ledna do září 2021 Kumulativní instalovaná kapacita a tempo růstu projektů skladování chemické energie v Číně od roku 2014 do roku 2020
Obrázek 1 Prodej a růst nových energetických vozidel; kumulativní instalovaná kapacita a rychlost růstu projektů skladování chemické energie v Číně
Podniky urychlují proces výzkumu a vývoje a Čína obecně preferuje oxidové systémy
V posledních letech začaly kapitálový trh, společnosti vyrábějící baterie a velké automobilky rozšiřovat výzkumné uspořádání polovodičových lithiových baterií v naději, že ovládnou konkurenci v technologii napájecích baterií nové generace.Podle současného pokroku však bude trvat 5–10 let, než plně pevné lithiové baterie dospějí ve vědě a výrobní technologii před masovou výrobou.Mezinárodní mainstreamové automobilky jako Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai atd. zvyšují své investice do výzkumu a vývoje do technologie pevných lithiových baterií; pokud jde o výrobce baterií, dále se rozvíjejí CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD atd.
Plně pevné lithiové baterie lze rozdělit do tří kategorií podle materiálů elektrolytu: polymerové lithiové baterie v pevné fázi, sulfidové lithiové baterie v pevné fázi a oxidové lithiové baterie v pevné fázi.Polymerová lithiová baterie v pevném stavu má dobrý bezpečnostní výkon, sulfidová lithiová baterie v pevné fázi se snadno zpracovává a oxidová lithiová baterie v pevném stavu má nejvyšší vodivost.V současnosti evropské a americké společnosti preferují oxidové a polymerní systémy; Japonské a korejské společnosti vedené Toyotou a Samsungem mají větší zájem o sulfidové systémy; Čína má výzkumníky ve všech třech systémech a obecně preferuje oxidové systémy, jak je znázorněno na obrázku 2.
Obrázek 2 Uspořádání výroby polovodičových lithiových baterií bateriových společností a velkých automobilek
Z pohledu pokroku ve výzkumu a vývoji je Toyota v zahraničí uznávána jako jeden z nejmocnějších hráčů na poli polovodičových lithiových baterií. Toyota poprvé navrhla relevantní vývoj v roce 2008, kdy spolupracovala se společností Ilika, start-up s lithiovou baterií v pevné fázi.V červnu 2020 již elektromobily Toyoty vybavené lithiovými bateriemi v plném stavu provedly jízdní testy na testovací trase.Nyní se dostal do fáze získávání dat o jízdě vozidla.V září 2021 Toyota oznámila, že do roku 2030 investuje 13,5 miliardy dolarů do vývoje baterií nové generace a dodavatelských řetězců baterií, včetně polovodičových lithiových baterií.V tuzemsku Guoxuan Hi-Tech, Qingtao New Energy a Ganfeng Lithium Industry založily v roce 2019 malé pilotní výrobní linky pro polotuhé lithiové baterie.V září 2021 prošla polovodičová lithiová baterie Jiangsu Qingtao 368Wh/kg národní silnou inspekční certifikací, jak je uvedeno v tabulce 2.
Tabulka 2 Plány výroby polovodičových baterií velkých podniků
Procesní analýza pevných lithiových baterií na bázi oxidu, proces lisování za tepla je novým článkem
Obtížná technologie zpracování a vysoké výrobní náklady vždy omezovaly průmyslový vývoj polovodičových lithiových baterií. Procesní změny polovodičových lithiových baterií se odrážejí především v procesu přípravy článků a jejich elektrody a elektrolyty mají vyšší požadavky na výrobní prostředí, jak ukazuje tabulka 3.
Tabulka 3 Procesní analýza pevných lithiových baterií na bázi oxidu
1. Představení typického zařízení – laminování horkým lisem
Představení funkce modelu: Laminovací lis za horka se používá hlavně v části procesu syntézy plně pevných lithiových bateriových článků. Ve srovnání s tradiční lithiovou baterií je proces lisování za tepla novým článkem a chybí spojka pro vstřikování kapaliny. vyšší požadavky.
Automatická konfigurace produktu:
• Každá stanice musí používat 3~4osé servomotory, které se používají pro laminaci laminování a lepení;
• Použijte HMI k zobrazení teploty vytápění, systém vytápění potřebuje PID řídicí systém, který vyžaduje vyšší teplotní čidlo a vyžaduje větší množství;
• Řídicí PLC má vyšší požadavky na přesnost řízení a kratší periodu cyklu. V budoucnu by měl být tento model vyvinut pro dosažení ultra-vysokorychlostní laminace lisováním za tepla.
Mezi výrobce zařízení patří: Xi'an Tiger Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Shenzhen Xuchong Automation Equipment Co., Ltd., Shenzhen Haimuxing Laser Intelligent Equipment Co., Ltd., a Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd.
2. Představení typického zařízení – licího stroje
Zavedení funkce modelu: Smíšená prášková kaše je dodávána do licí hlavy přes zařízení automatického podávacího systému a poté aplikována škrabkou, válečkem, mikrokonkávním a jinými metodami nanášení podle požadavků procesu a poté sušena v sušícím tunelu. Základní pásku spolu se zeleným tělem lze použít k převinutí. Po vysušení může být surové tělo odloupnuto a oříznuto a poté nařezáno na šířku specifikovanou uživatelem, aby se odlil polotovar filmového materiálu s určitou pevností a pružností.
Automatická konfigurace produktu:
• Servo se používá hlavně pro navíjení a odvíjení, vyrovnávání odchylky a regulátor tahu je nutný pro nastavení tahu v místě navíjení a odvíjení;
• Použijte HMI k zobrazení teploty vytápění, systém vytápění potřebuje PID řídicí systém;
• Proud ventilace ventilátoru musí být regulován frekvenčním měničem.
Mezi výrobce zařízení patří: Zhejiang Delong Technology Co., Ltd., Wuhan Kunyuan Casting Technology Co., Ltd., Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd. – pobočka zařízení Xinbaohua.
3. Představení typického zařízení – pískoviště
Představení funkce modelu: Je optimalizován pro použití malých brusných kuliček, od flexibilní disperze až po ultra-vysoké energetické mletí pro efektivní práci.
Automatická konfigurace produktu:
• Pískové mlýny mají relativně nízké požadavky na řízení pohybu, obecně nepoužívají serva, ale používají běžné nízkonapěťové motory pro proces výroby pískování;
• K nastavení otáček vřetena použijte frekvenční měnič, který může řídit mletí materiálů při různých lineárních rychlostech, aby byly splněny různé požadavky na jemnost mletí různých materiálů.
Mezi výrobce zařízení patří: Wuxi Shaohong Powder Technology Co., Ltd., Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd., a Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.
Čas odeslání: 18. května 2022