Recentemente, o informe de CCTV de "cargar unha hora e facer cola durante catro horas" provocou acaloradas discusións. A duración da batería e os problemas de carga dos vehículos de nova enerxía convertéronse unha vez máis nun problema candente para todos. Na actualidade, en comparación coas baterías de litio líquido tradicionais, as baterías de litio de estado sólidocon maior seguridade, maior densidade de enerxía, maior duración da batería e campos de aplicación máis amplosamplamente considerada polos expertos da industria como a dirección de desenvolvemento futuro das baterías de litio. As empresas tamén compiten pola maquetación.
Aínda que a batería de litio de estado sólido non se pode comercializar a curto prazo, o proceso de investigación e desenvolvemento da tecnoloxía de batería de litio de estado sólido por parte das grandes empresas foi cada vez máis rápido recentemente, e a demanda do mercado pode promover a produción en masa de sólidos. estado batería de litio antes do previsto.Este artigo analizará o desenvolvemento do mercado de baterías de litio de estado sólido e o proceso de preparación de baterías de litio de estado sólido e levarao a explorar as oportunidades de mercado de automatización existentes.
As baterías de litio de estado sólido teñen unha densidade de enerxía e estabilidade térmica significativamente mellores que as baterías de litio líquido.
Nos últimos anos, a innovación continua no campo de aplicación posterior presentou requisitos cada vez máis altos para a industria de baterías de litio, e a tecnoloxía de baterías de litio tamén se mellorou continuamente, avanzando cara a unha maior enerxía específica e seguridade.Desde a perspectiva do camiño de desenvolvemento da tecnoloxía de baterías de litio, a densidade de enerxía que poden alcanzar as baterías de litio líquido achegouse gradualmente ao seu límite, e as baterías de litio de estado sólido serán o único camiño para o desenvolvemento de baterías de litio.
Segundo a "Folla de ruta técnica para o aforro de enerxía e os vehículos de nova enerxía", o obxectivo de densidade enerxética das baterías de potencia é de 400 Wh/kg en 2025 e de 500 Wh/kg en 2030.Para acadar o obxectivo de 2030, é posible que a ruta da tecnoloxía de batería de litio líquido existente non poida asumir a responsabilidade. É difícil romper o teito de densidade de enerxía de 350 Wh/kg, pero a densidade de enerxía das baterías de litio de estado sólido pode facilmente superar os 350 Wh/kg.
Impulsado pola demanda do mercado, o país tamén concede gran importancia ao desenvolvemento de baterías de litio de estado sólido.No "Plan de desenvolvemento da industria de vehículos enerxéticos novos (2021-2035)" (borrador para comentarios) publicado en decembro de 2019, proponse reforzar a investigación, desenvolvemento e industrialización de baterías de litio de estado sólido e aumentar as baterías de litio de estado sólido. a nivel nacional, como se mostra na táboa 1.
Táboa 1 Análise comparativa de baterías líquidas e baterías de estado sólido
Non só para vehículos de nova enerxía, a industria de almacenamento de enerxía ten un amplo espazo de aplicación
Influenciado pola promoción das políticas nacionais, o rápido desenvolvemento da industria de vehículos de nova enerxía proporcionará un amplo espazo de desenvolvemento para as baterías de litio de estado sólido.Ademais, as baterías de litio de estado sólido tamén son recoñecidas como unha das direccións tecnolóxicas emerxentes que se espera que superen o pescozo de botella da tecnoloxía de almacenamento de enerxía electroquímica e satisfagan as necesidades futuras de desenvolvemento.En canto ao almacenamento de enerxía electroquímica, as baterías de litio representan actualmente o 80% do almacenamento de enerxía electroquímica.A capacidade instalada acumulada de almacenamento de enerxía electroquímica en 2020 é de 3269,2 MV, o que supón un aumento do 91% con respecto a 2019. En combinación coas directrices do país para o desenvolvemento enerxético, a demanda de almacenamento de enerxía electroquímica no lado do usuario, as instalacións conectadas á rede de enerxía renovable e Espérase que outros campos produzan un rápido crecemento, como se mostra na Figura 1.
Vendas e crecemento de vehículos de nova enerxía de xaneiro a setembro de 2021 Capacidade instalada acumulada e taxa de crecemento dos proxectos de almacenamento de enerxía química en China de 2014 a 2020
Figura 1 Vendas e crecemento de vehículos de nova enerxía; capacidade instalada acumulada e taxa de crecemento dos proxectos de almacenamento de enerxía química en China
As empresas aceleran o proceso de investigación e desenvolvemento, e China xeralmente prefire sistemas de óxido
Nos últimos anos, o mercado de capitais, as empresas de baterías e as principais compañías de automóbiles comezaron a aumentar o deseño de investigación das baterías de litio de estado sólido, coa esperanza de dominar a competencia na tecnoloxía de baterías de enerxía de próxima xeración.Non obstante, segundo o progreso actual, as baterías de litio de estado sólido tardarán entre 5 e 10 anos en madurar na ciencia e na tecnoloxía de fabricación antes da produción en masa.As principais empresas de automóbiles internacionais como Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai, etc. están a aumentar o seu investimento en I+D en tecnoloxía de baterías de litio de estado sólido; en canto ás empresas de baterías, CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD, etc.
As baterías de litio de estado sólido pódense dividir en tres categorías segundo os materiais electrolíticos: baterías de litio de polímero de estado sólido, baterías de sulfuro de litio de estado sólido e baterías de litio de óxido de estado sólido.A batería de litio de estado sólido de polímero ten un bo rendemento de seguridade, a batería de litio de estado sólido de sulfuro é fácil de procesar e a batería de litio de estado sólido de óxido ten a maior condutividade.Na actualidade, as empresas europeas e americanas prefiren os sistemas de óxidos e polímeros; As empresas xaponesas e coreanas lideradas por Toyota e Samsung están máis interesadas en sistemas de sulfuro; China ten investigadores nos tres sistemas e, en xeral, prefire os sistemas de óxido, como se mostra na Figura 2.
Figura 2 O esquema de produción de baterías de litio de estado sólido das empresas de baterías e das principais empresas de automóbiles
Desde a perspectiva do progreso da investigación e desenvolvemento, Toyota é recoñecido como un dos xogadores máis poderosos no campo das baterías de litio de estado sólido en países estranxeiros. Toyota propuxo por primeira vez desenvolvementos relevantes en 2008 cando colaborou con Ilika, unha empresa de arranque de baterías de litio de estado sólido.En xuño de 2020, os vehículos eléctricos de Toyota equipados con baterías de litio de estado sólido xa realizaron probas de condución na ruta de proba.Chegou agora á fase de obtención de datos de condución de vehículos.En setembro de 2021, Toyota anunciou que investiría 13.500 millóns de dólares ata 2030 para desenvolver baterías de próxima xeración e cadeas de subministración de baterías, incluíndo baterías de litio de estado sólido.No ámbito doméstico, Guoxuan Hi-Tech, Qingtao New Energy e Ganfeng Lithium Industry estableceron liñas de produción piloto a pequena escala para baterías de litio semisólidas en 2019.En setembro de 2021, a batería de litio de estado sólido Jiangsu Qingtao 368Wh/kg pasou a certificación nacional de inspección forte, como se mostra na táboa 2.
Táboa 2 Plans de produción de baterías de estado sólido das principais empresas
Análise do proceso de baterías de litio de estado sólido a base de óxido, proceso de prensado en quente é unha nova ligazón
A difícil tecnoloxía de procesamento e o alto custo de produción sempre restrinxiron o desenvolvemento industrial das baterías de litio de estado sólido. Os cambios de proceso das baterías de litio de estado sólido reflíctese principalmente no proceso de preparación das células, e os seus electrodos e electrólitos teñen requisitos máis elevados para o ambiente de fabricación, como se mostra na táboa 3.
Táboa 3 Análise de procesos de baterías de litio de estado sólido baseadas en óxidos
1. Introdución de equipos típicos: prensa en quente de laminación
Introdución á función do modelo: a prensa en quente de laminación utilízase principalmente na sección do proceso de síntese de células de batería de litio totalmente sólidas. En comparación coa batería de litio tradicional, o proceso de prensado en quente é un novo enlace e falta o enlace de inxección de líquido. requisitos superiores.
Configuración automática do produto:
• Cada estación necesita usar servomotores de 3 ~ 4 eixes, que se usan para a laminación de laminación e pegado respectivamente;
• Use HMI para mostrar a temperatura de calefacción, o sistema de calefacción necesita un sistema de control PID, que require un sensor de temperatura máis alto e require unha cantidade maior;
• O PLC controlador ten requisitos máis altos de precisión de control e período de ciclo máis curto. No futuro, este modelo debería desenvolverse para conseguir unha laminación por prensado en quente a ultra-alta velocidade.
Os fabricantes de equipos inclúen: Xi'an Tiger Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Shenzhen Xuchong Automation Equipment Co., Ltd., Shenzhen Haimuxing Laser Intelligent Equipment Co., Ltd. e Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd.
2. Introdución de equipamento típico: máquina de fundición
Introdución á función do modelo: o lechado en po mesturado entrégase á cabeza de fundición a través do dispositivo do sistema de alimentación automática, e despois aplícase mediante raspador, rolo, micro-cóncavo e outros métodos de revestimento segundo os requisitos do proceso, e despois sécase no túnel de secado. A cinta base xunto co corpo verde pódese usar para rebobinar. Despois do secado, o corpo verde pódese pelar e recortar e despois cortalo ao ancho especificado polo usuario para lanzar un material de película en branco con certa resistencia e flexibilidade.
Configuración automática do produto:
• O servo úsase principalmente para rebobinar e desenrolar, rectificar a desviación e é necesario un controlador de tensión para axustar a tensión no lugar de rebobinado e desenrolado;
• Use HMI para mostrar a temperatura de calefacción, o sistema de calefacción necesita un sistema de control PID;
• O fluxo de ventilación do ventilador debe ser regulado por un convertidor de frecuencia.
Os fabricantes de equipos inclúen: Zhejiang Delong Technology Co., Ltd., Wuhan Kunyuan Casting Technology Co., Ltd., Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd. - Xinbaohua Equipment Branch.
3. Introdución de equipamento típico – muíño de area
Introdución á función do modelo: está optimizado para o uso de pequenas contas de moenda, desde dispersión flexible ata moenda de enerxía ultra alta para un traballo eficiente.
Configuración automática do produto:
• Os muíños de area teñen requisitos relativamente baixos para o control do movemento, xeralmente non usan servos, pero usan motores normais de baixa tensión para o proceso de produción de lixa;
• Use o conversor de frecuencia para axustar a velocidade do eixo, que pode controlar a moenda dos materiais a diferentes velocidades lineais para cumprir os diferentes requisitos de moenda de diferentes materiais.
Os fabricantes de equipos inclúen: Wuxi Shaohong Powder Technology Co., Ltd., Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd. e Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.
Hora de publicación: 18-maio-2022