Baru-baru ini, laporan CCTV tentang “pengisian daya selama satu jam dan antri selama empat jam” telah memicu diskusi hangat. Masalah masa pakai baterai dan pengisian daya pada kendaraan energi baru sekali lagi menjadi isu hangat bagi semua orang. Saat ini, dibandingkan dengan baterai lithium cair tradisional, baterai lithium solid-statedengan keamanan lebih tinggi, kepadatan energi lebih besar, masa pakai baterai lebih lama, dan bidang aplikasi lebih luassecara luas dianggap oleh orang dalam industri sebagai arah pengembangan baterai litium di masa depan. Perusahaan juga bersaing untuk tata letak.
Meskipun baterai litium solid-state tidak dapat dikomersialkan dalam jangka pendek, proses penelitian dan pengembangan teknologi baterai litium solid-state oleh perusahaan-perusahaan besar semakin cepat akhir-akhir ini, dan permintaan pasar dapat mendorong produksi massal baterai litium solid-state. menyatakan baterai litium lebih cepat dari jadwal.Artikel ini akan menganalisis perkembangan pasar baterai lithium solid-state dan proses penyiapan baterai lithium solid-state, serta mengajak Anda menjajaki peluang pasar otomasi yang ada.
Baterai litium solid-state memiliki kepadatan energi dan stabilitas termal yang jauh lebih baik dibandingkan baterai litium cair
Dalam beberapa tahun terakhir, inovasi berkelanjutan di bidang aplikasi hilir telah mengedepankan persyaratan yang semakin tinggi untuk industri baterai litium, dan teknologi baterai litium juga terus ditingkatkan, menuju energi spesifik dan keamanan yang lebih tinggi.Dari perspektif jalur pengembangan teknologi baterai litium, kepadatan energi yang dapat dicapai oleh baterai litium cair secara bertahap mendekati batasnya, dan baterai litium solid-state akan menjadi satu-satunya cara untuk pengembangan baterai litium.
Menurut “Peta Jalan Teknis Penghematan Energi dan Kendaraan Energi Baru”, target kepadatan energi baterai listrik adalah 400Wh/kg pada tahun 2025 dan 500Wh/kg pada tahun 2030.Untuk mencapai tujuan tahun 2030, jalur teknologi baterai lithium cair yang ada mungkin tidak mampu memikul tanggung jawab tersebut. Sulit untuk menembus batas atas kepadatan energi sebesar 350Wh/kg, tetapi kepadatan energi baterai lithium solid-state dapat dengan mudah melebihi 350Wh/kg.
Didorong oleh permintaan pasar, negara ini juga sangat mementingkan pengembangan baterai litium solid-state.Dalam “Rencana Pengembangan Industri Kendaraan Energi Baru (2021-2035)” (Draf untuk Komentar) yang dirilis pada bulan Desember 2019, diusulkan untuk memperkuat penelitian dan pengembangan serta industrialisasi baterai lithium solid-state, dan meningkatkan baterai lithium solid-state hingga tingkat nasional, seperti terlihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Analisis perbandingan baterai cair dan baterai solid-state
Tidak hanya untuk kendaraan energi baru, industri penyimpanan energi memiliki ruang penerapan yang luas
Dipengaruhi oleh promosi kebijakan nasional, pesatnya perkembangan industri kendaraan energi baru akan memberikan ruang pengembangan yang luas untuk baterai litium solid-state.Selain itu, baterai lithium all-solid-state juga diakui sebagai salah satu arah teknologi baru yang diharapkan dapat menembus hambatan teknologi penyimpanan energi elektrokimia dan memenuhi kebutuhan pembangunan di masa depan.Dalam hal penyimpanan energi elektrokimia, baterai litium saat ini menyumbang 80% penyimpanan energi elektrokimia.Kapasitas terpasang kumulatif penyimpanan energi elektrokimia pada tahun 2020 adalah 3269,2MV, meningkat sebesar 91% dibandingkan tahun 2019. Dikombinasikan dengan pedoman pengembangan energi negara, permintaan penyimpanan energi elektrokimia di sisi pengguna, fasilitas yang terhubung dengan jaringan energi terbarukan dan bidang lain diperkirakan akan menghasilkan pertumbuhan pesat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Penjualan dan pertumbuhan kendaraan energi baru dari Januari hingga September 2021 Kapasitas terpasang kumulatif dan tingkat pertumbuhan proyek penyimpanan energi kimia di Tiongkok dari tahun 2014 hingga 2020
Gambar 1 Penjualan dan pertumbuhan kendaraan energi baru; kapasitas terpasang kumulatif dan tingkat pertumbuhan proyek penyimpanan energi kimia di Tiongkok
Perusahaan-perusahaan mempercepat proses penelitian dan pengembangan, dan Tiongkok umumnya lebih memilih sistem oksida
Dalam beberapa tahun terakhir, pasar modal, perusahaan baterai, dan perusahaan mobil besar mulai meningkatkan tata letak penelitian baterai litium solid-state, dengan harapan dapat mendominasi persaingan dalam teknologi baterai daya generasi berikutnya.Namun, menurut kemajuan saat ini, diperlukan waktu 5-10 tahun agar baterai litium solid-state menjadi matang dalam sains dan teknologi manufaktur sebelum diproduksi massal.Perusahaan mobil arus utama internasional seperti Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai, dll. sedang meningkatkan investasi penelitian dan pengembangan mereka dalam teknologi baterai litium solid-state; dari segi perusahaan baterai, CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD, dll juga terus berkembang.
Baterai lithium solid-state dapat dibagi menjadi tiga kategori menurut bahan elektrolitnya: baterai lithium solid-state polimer, baterai lithium solid-state sulfida, dan baterai lithium solid-state oksida.Baterai lithium solid-state polimer memiliki kinerja keselamatan yang baik, baterai lithium solid-state sulfida mudah diproses, dan baterai lithium solid-state oksida memiliki konduktivitas tertinggi.Saat ini, perusahaan-perusahaan Eropa dan Amerika lebih memilih sistem oksida dan polimer; Perusahaan Jepang dan Korea yang dipimpin oleh Toyota dan Samsung lebih tertarik pada sistem sulfida; Tiongkok memiliki peneliti di ketiga sistem tersebut, dan umumnya lebih menyukai sistem oksida, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Tata letak produksi baterai lithium solid-state di perusahaan baterai dan perusahaan mobil besar
Dari perspektif kemajuan penelitian dan pengembangan, Toyota diakui sebagai salah satu pemain terkuat di bidang baterai lithium solid-state di luar negeri. Toyota pertama kali mengusulkan pengembangan yang relevan pada tahun 2008 ketika bekerja sama dengan Ilika, perusahaan rintisan baterai lithium solid-state.Pada Juni 2020, kendaraan listrik Toyota yang dilengkapi baterai lithium all-solid-state telah melakukan tes mengemudi di jalur pengujian.Saat ini sudah sampai pada tahap pengambilan data mengemudi kendaraan.Pada bulan September 2021, Toyota mengumumkan bahwa mereka akan menginvestasikan $13,5 miliar pada tahun 2030 untuk mengembangkan baterai generasi berikutnya dan rantai pasokan baterai, termasuk baterai litium solid-state.Di dalam negeri, Guoxuan Hi-Tech, Qingtao New Energy, dan Ganfeng Lithium Industry mendirikan jalur produksi percontohan skala kecil untuk baterai lithium semi-padat pada tahun 2019.Pada bulan September 2021, baterai lithium solid-state Jiangsu Qingtao 368Wh/kg lulus sertifikasi inspeksi kuat nasional, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 Rencana produksi baterai solid-state di perusahaan besar
Analisis proses baterai lithium solid-state berbasis oksida, proses pengepresan panas adalah tautan baru
Teknologi pemrosesan yang sulit dan biaya produksi yang tinggi selalu membatasi pengembangan industri baterai lithium solid-state. Perubahan proses baterai lithium solid-state terutama tercermin dalam proses persiapan sel, dan elektroda serta elektrolitnya memiliki persyaratan yang lebih tinggi untuk lingkungan produksi, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 3 Analisis proses baterai lithium solid-state berbasis oksida
1. Pengenalan peralatan khas – hot press laminasi
Pengenalan fungsi model: Mesin press panas laminasi terutama digunakan di bagian proses sintesis sel baterai litium padat. Dibandingkan dengan baterai litium tradisional, proses pengepresan panas merupakan tautan baru, dan tautan injeksi cairan hilang. persyaratan yang lebih tinggi.
Konfigurasi produk otomatis:
• Setiap stasiun perlu menggunakan motor servo 3~4 sumbu, yang masing-masing digunakan untuk laminasi laminasi dan perekatan;
• Gunakan HMI untuk menampilkan suhu pemanasan, sistem pemanas memerlukan sistem kontrol PID, yang memerlukan sensor suhu lebih tinggi dan membutuhkan jumlah lebih besar;
• PLC pengontrol memiliki persyaratan yang lebih tinggi pada akurasi kontrol dan periode siklus yang lebih pendek. Di masa depan, model ini harus dikembangkan untuk mencapai laminasi pengepresan panas berkecepatan sangat tinggi.
Produsen peralatan meliputi: Xi'an Tiger Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Shenzhen Xuchong Automation Equipment Co., Ltd., Shenzhen Haimuxing Laser Intelligent Equipment Co., Ltd., dan Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd.
2. Pengenalan peralatan khas – mesin pengecoran
Pengenalan fungsi model: Bubur bubuk campuran disuplai ke kepala pengecoran melalui perangkat sistem pengumpanan otomatis, dan kemudian diaplikasikan dengan metode scraper, roller, mikro-cekung dan pelapisan lainnya sesuai dengan persyaratan proses, dan kemudian dikeringkan di terowongan pengeringan. Pita dasar bersama dengan badan hijau dapat digunakan untuk memutar ulang. Setelah kering, badan hijau dapat dikupas dan dipangkas, lalu dipotong sesuai lebar yang ditentukan oleh pengguna untuk membuat blanko bahan film dengan kekuatan dan kelenturan tertentu.
Konfigurasi produk otomatis:
• Servo terutama digunakan untuk memutar ulang dan melepas, memperbaiki penyimpangan, dan pengontrol tegangan diperlukan untuk mengatur tegangan di tempat memutar ulang dan melepas;
• Gunakan HMI untuk menampilkan suhu pemanasan, sistem pemanas memerlukan sistem kontrol PID;
• Aliran ventilasi kipas perlu diatur oleh konverter frekuensi.
Produsen peralatan meliputi: Zhejiang Delong Technology Co., Ltd., Wuhan Kunyuan Casting Technology Co., Ltd., Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd. – Cabang Peralatan Xinbaohua.
3. Pengenalan peralatan khas – pabrik pasir
Pengenalan fungsi model: Dioptimalkan untuk penggunaan manik-manik gerinda kecil, mulai dari dispersi fleksibel hingga penggilingan berenergi sangat tinggi untuk pekerjaan yang efisien.
Konfigurasi produk otomatis:
• Pabrik pasir memiliki persyaratan kontrol gerak yang relatif rendah, umumnya tidak menggunakan servo, tetapi menggunakan motor tegangan rendah biasa untuk proses produksi pengamplasan;
• Gunakan konverter frekuensi untuk mengatur kecepatan spindel, yang dapat mengontrol penggilingan material pada kecepatan linier yang berbeda untuk memenuhi persyaratan kehalusan penggilingan yang berbeda dari material yang berbeda.
Produsen peralatan meliputi: Wuxi Shaohong Powder Technology Co., Ltd., Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd., dan Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.
Waktu posting: 18 Mei-2022