最近、CCTVの「1時間の充電と4時間の行列」の報道が激しい議論を巻き起こした。新エネルギー車のバッテリー寿命と充電の問題は、再びすべての人にとってホットな問題となっています。現在、従来の液体リチウム電池と比較して、全固体リチウム電池安全性が高く、エネルギー密度が高く、電池寿命が長く、応用分野が広いリチウム電池の将来の開発方向として業界関係者によって広く検討されています。企業もレイアウトを競い合っている。
全固体リチウム電池はすぐには商品化されませんが、大手企業による全固体リチウム電池技術の研究開発プロセスは最近ますます速くなり、市場の需要が全固体リチウム電池の量産を促進する可能性があります。リチウム電池が予定よりも前倒しで出荷されることを明らかにした。この記事では、全固体リチウム電池市場の発展と全固体リチウム電池の準備プロセスを分析し、存在するオートメーション市場の機会を探ります。
固体リチウム電池は、液体リチウム電池よりもエネルギー密度と熱安定性が大幅に優れています。
近年、下流アプリケーション分野における継続的な革新により、リチウム電池業界に対する要求はますます高まっており、リチウム電池技術も継続的に改善され、より高い比エネルギーと安全性を目指して進んでいます。リチウム電池技術の発展経路の観点から見ると、液体リチウム電池が達成できるエネルギー密度は徐々に限界に近づき、固体リチウム電池がリチウム電池開発の唯一の道となるでしょう。
「省エネルギー・新エネルギー車の技術ロードマップ」によれば、動力電池のエネルギー密度目標は2025年に400Wh/kg、2030年に500Wh/kgとなっている。2030年の目標を達成するには、既存の液体リチウム電池技術路線では責任を負えない可能性がある。エネルギー密度の上限である 350Wh/kg を突破するのは困難ですが、全固体リチウム電池のエネルギー密度は簡単に 350Wh/kg を超える可能性があります。
市場の需要に押されて、この国は全固体リチウム電池の開発も重視しています。2019年12月に発表された「新エネルギー自動車産業発展計画（2021～2035年）」（意見募集草案）では、全固体リチウム電池の研究開発と産業化を強化し、全固体リチウム電池の育成を図ることが提案されている。表 1 に示すように、国家レベルまで。
表1 液体電池と全固体電池の比較分析
新エネルギー車だけでなく、エネルギー貯蔵産業には幅広い応用分野がある
国家政策の推進の影響を受け、新エネルギー自動車産業の急速な発展により、全固体リチウム電池に幅広い開発余地が与えられるだろう。さらに、全固体リチウム電池は、電気化学エネルギー貯蔵技術のボトルネックを打破し、将来の開発ニーズを満たすことが期待される新興技術の方向性の 1 つとしても認識されています。電気化学エネルギー貯蔵に関しては、現在、リチウム電池が電気化学エネルギー貯蔵の 80% を占めています。2020 年の電気化学エネルギー貯蔵の累積設置容量は 3269.2MV で、2019 年と比較して 91% 増加しました。国のエネルギー開発ガイドラインと組み合わせると、ユーザー側、再生可能エネルギーの系統接続施設、および電気化学エネルギー貯蔵の需要が増加します。図 1 に示すように、他の分野でも急速な成長が見込まれています。
2021年1月から9月までの新エネルギー車の販売と成長率 2014年から2020年までの中国の化学エネルギー貯蔵プロジェクトの累積設置容量と成長率
図 1 新エネルギー車の販売と成長。中国の化学エネルギー貯蔵プロジェクトの累積設置容量と成長率
企業は研究開発プロセスを加速し、中国は一般に酸化物系を好む
近年、資本市場、電池会社、大手自動車会社はいずれも、次世代動力電池技術における競争を優位に進めたいと考え、全固体リチウム電池の研究配置を増やし始めている。しかし、現在の進歩によれば、全固体リチウム電池が科学技術的に成熟し、量産化されるまでには5～10年かかると考えられています。トヨタ、フォルクスワーゲン、BMW、ホンダ、日産、ヒュンダイなどの国際的な主流自動車会社は、全固体リチウム電池技術への研究開発投資を増やしています。電池企業に関しては、CATL、LG Chem、Panasonic、Samsung SDI、BYD なども開発を続けています。
全固体リチウム電池は、電解質の材質により、高分子固体リチウム電池、硫化物固体リチウム電池、酸化物固体リチウム電池の3つに分類されます。高分子固体リチウム電池は安全性能が高く、硫化物固体リチウム電池は加工が容易で、酸化物固体リチウム電池は最も高い導電率を持っています。現在、ヨーロッパとアメリカの企業は酸化物とポリマーのシステムを好みます。トヨタとサムスンが率いる日本と韓国の企業は、硫化物システムにより熱心です。中国には 3 つのシステムすべての研究者がおり、図 2 に示すように、一般に酸化物システムを好みます。
図2 電池会社と大手自動車会社の全固体リチウム電池の生産レイアウト
研究開発の進捗という観点から見ると、トヨタは諸外国において全固体リチウム電池分野で最も有力なプレーヤーの一つとして認識されている。トヨタは2008年に全固体リチウム電池の新興企業イリカと提携した際に、初めて関連開発を提案した。すでに2020年6月に全固体リチウム電池を搭載したトヨタの電気自動車が試験ルートで走行試験を実施している。現在は車両の走行データを取得する段階に達している。2021年9月、トヨタは全固体リチウム電池を含む次世代電池と電池サプライチェーンの開発に2030年までに135億ドルを投資すると発表した。国内では、国軒高科技、青島新能源、甘峰リチウム工業が2019年に半固体リチウム電池の小規模試験生産ラインを設立した。表2に示すように、2021年9月に江蘇青島市の368Wh/kg全固体リチウム電池が国家強力検査認証に合格しました。
表2 主要企業の全固体電池生産計画
酸化物系全固体リチウム電池のプロセス解析、ホットプレスプロセスが新たなリンクとなる
難しい加工技術と高い生産コストにより、全固体リチウム電池の工業的発展は常に制限されてきました。表 3 に示すように、全固体リチウム電池のプロセスの変更は主にセルの準備プロセスに反映されており、その電極と電解質には製造環境に対するより高い要件が課せられています。
表3 酸化物系全固体リチウム電池のプロセス分析
1. 代表的な設備の紹介 - ラミネートホットプレス
モデル機能紹介：ラミネートホットプレスは主に全固体リチウム電池セルの合成工程セクションで使用されます。従来のリチウム電池と比較して、ホットプレスプロセスが新しいリンクであり、液体注入リンクがありません。より高い要件。
自動製品構成:
• 各ステーションは 3 ～ 4 軸のサーボ モーターを使用する必要があり、それぞれラミネートと接着に使用されます。
• HMI を使用して加熱温度を表示する場合、加熱システムには PID 制御システムが必要ですが、これにはより高い温度センサーが必要であり、より多くの量が必要です。
• コントローラ PLC には、制御精度とサイクル期間の短縮に対する高い要件があります。将来的には、超高速ホットプレスラミネートを実現するモデルとして開発されるべきである。
機器メーカーとしては、西安タイガー電気機械設備製造有限公司、深セン許中自動化設備有限公司、深セン海夢興レーザー知能設備有限公司、深セン方旗創源科技有限公司などがあります。
2. 代表的な設備の紹介 – 鋳造機
モデル機能の紹介：混合粉末スラリーは自動供給システム装置を介して鋳造ヘッドに供給され、プロセス要件に応じてスクレーパー、ローラー、マイクロコンケーブなどのコーティング方法で塗布され、乾燥トンネルで乾燥されます。ベーステープはグリーン本体と合わせて巻き取り可能です。乾燥後、成形体を剥がしてトリミングし、ユーザー指定の幅に切断することで、一定の強度と柔軟性を備えたフィルム素材ブランクを成形します。
自動製品構成:
• サーボは主に巻き戻し、巻き戻し、ずれの修正に使用され、テンションコントローラーは巻き戻し、巻き戻し場所の張力を調整するために必要です。
• HMIを使用して加熱温度を表示します。加熱システムにはPID制御システムが必要です。
• ファンの換気流量は周波数変換器によって調整する必要があります。
機器メーカーには、Zhejiang Delong Technology Co., Ltd.、Wuhan Kunyuan Casting Technology Co., Ltd.、Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd. – Xinbaohua Equipment Branch が含まれます。
3. 代表的な設備の紹介 - サンドミル
モデル機能紹介：柔軟な分散から超高エネルギー粉砕まで、微小粉砕ビーズの使用に最適化され効率的な作業が可能です。
自動製品構成:
• サンドミルの動作制御の要件は比較的低く、通常はサーボを使用せず、サンディング生産プロセスに通常の低電圧モーターを使用します。
• 周波数変換器を使用してスピンドル速度を調整すると、さまざまな線形速度で材料の研削を制御し、さまざまな材料のさまざまな研削細かさの要件を満たすことができます。
装置メーカーには、無錫少宏粉体技術有限公司、上海如家電気機械技術有限公司、東莞市那龍機械設備有限公司が含まれます。
投稿日時: 2022 年 5 月 18 日