მშვიდად წარმოქმნილი მყარი მდგომარეობის ბატარეა

ცოტა ხნის წინ, CCTV-ის ანგარიშმა „ერთი საათის განმავლობაში დარიცხვისა და ოთხი საათის რიგში დგომის შესახებ“ მწვავე დისკუსიები გამოიწვია. ახალი ენერგეტიკული სატრანსპორტო საშუალებების ბატარეის ხანგრძლივობა და დატენვის პრობლემები კიდევ ერთხელ გახდა ყველასთვის მწვავე საკითხი. ამჟამად, ტრადიციულ თხევად ლითიუმის ბატარეებთან შედარებით, მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეებიუფრო მაღალი უსაფრთხოებით, უფრო დიდი ენერგიის სიმკვრივით, ბატარეის ხანგრძლივობით და უფრო ფართო გამოყენების ველებითფართოდ განიხილება ინდუსტრიის ინსაიდერების მიერ, როგორც ლითიუმის ბატარეების მომავალი განვითარების მიმართულება. კომპანიები ასევე ეჯიბრებიან განლაგებას.

მიუხედავად იმისა, რომ მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეის კომერციალიზაცია შეუძლებელია მოკლევადიან პერსპექტივაში, მსხვილი კომპანიების მიერ მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეის ტექნოლოგიის კვლევისა და განვითარების პროცესი ბოლო დროს სულ უფრო და უფრო სწრაფად ხდება და ბაზრის მოთხოვნამ შესაძლოა ხელი შეუწყოს მყარი- მასიური წარმოების განვითარებას. განათავსეთ ლითიუმის ბატარეა ვადაზე ადრე.ეს სტატია გაანალიზებს მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების ბაზრის განვითარებას და მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების მომზადების პროცესს და გადაგიყვანთ შეისწავლოთ ავტომატიზაციის ბაზრის შესაძლებლობები.

მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეებს აქვთ მნიშვნელოვნად უკეთესი ენერგიის სიმკვრივე და თერმული სტაბილურობა, ვიდრე თხევადი ლითიუმის ბატარეები

ბოლო წლების განმავლობაში, უწყვეტმა ინოვაციებმა ქვედა დინების აპლიკაციების სფეროში წამოაყენა უფრო და უფრო მაღალი მოთხოვნები ლითიუმის ბატარეების ინდუსტრიისთვის და ლითიუმის ბატარეის ტექნოლოგია ასევე მუდმივად გაუმჯობესდა, უფრო მაღალი სპეციფიკური ენერგიისა და უსაფრთხოებისკენ.ლითიუმის ბატარეების ტექნოლოგიის განვითარების გზის პერსპექტივიდან, ენერგიის სიმკვრივე, რომლის მიღწევაც თხევადი ლითიუმის ბატარეებს შეუძლიათ, თანდათან მიუახლოვდა მის ზღვარს და მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეები იქნება ერთადერთი გზა ლითიუმის ბატარეების განვითარებისთვის.

„ენერგოდაზოგვისა და ახალი ენერგიის მანქანების ტექნიკური საგზაო რუქის“ მიხედვით, ელექტროენერგიის ბატარეების ენერგიის სიმკვრივის სამიზნე არის 400 ვტ/სთ/კგ 2025 წელს და 500 ვტ/სთ/კგ 2030 წელს.2030 წლის მიზნის მისაღწევად, არსებული თხევადი ლითიუმის ბატარეის ტექნოლოგიის მარშრუტი შესაძლოა პასუხისმგებლობას ვერ აიღოს. ძნელია დაარღვიოს ენერგეტიკული სიმკვრივის ჭერი 350 ვტ/სთ/კგ, მაგრამ მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების ენერგიის სიმკვრივე ადვილად შეიძლება აღემატებოდეს 350 ვტ/სთ/კგ-ს.

ბაზრის მოთხოვნიდან გამომდინარე, ქვეყანა ასევე დიდ მნიშვნელობას ანიჭებს მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების განვითარებას.2019 წლის დეკემბერში გამოქვეყნებულ „ახალი ენერგეტიკული ავტომობილების ინდუსტრიის განვითარების გეგმაში (2021-2035)“ (პროექტი კომენტარისთვის), შემოთავაზებულია მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების კვლევისა და განვითარებისა და ინდუსტრიალიზაციის გაძლიერება და მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების გაზრდა. ეროვნულ დონეზე, როგორც ნაჩვენებია ცხრილში 1.

ცხრილი 1 თხევადი ბატარეებისა და მყარი მდგომარეობის ბატარეების შედარებითი ანალიზი

არა მხოლოდ ახალი ენერგეტიკული მანქანებისთვის, ენერგიის შენახვის ინდუსტრიას აქვს ფართო გამოყენების სივრცე

ეროვნული პოლიტიკის ხელშეწყობის გავლენით, ახალი ენერგეტიკული სატრანსპორტო საშუალებების ინდუსტრიის სწრაფი განვითარება უზრუნველყოფს მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების განვითარების ფართო სივრცეს.გარდა ამისა, მთლიანად მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეები ასევე აღიარებულია, როგორც ერთ-ერთი განვითარებადი ტექნოლოგიური მიმართულება, რომელიც მოსალოდნელია გაარღვიოს ელექტროქიმიური ენერგიის შენახვის ტექნოლოგიის ბოსტნეულობა და დააკმაყოფილოს მომავალი განვითარების საჭიროებები.ელექტროქიმიური ენერგიის შენახვის თვალსაზრისით, ლითიუმის ბატარეები ამჟამად ელექტროქიმიური ენერგიის შენახვის 80%-ს შეადგენს.ელექტროქიმიური ენერგიის შენახვის კუმულაციური დადგმული სიმძლავრე 2020 წელს არის 3269.2 მვ, რაც 2019 წელთან შედარებით 91%-ით გაიზარდა. ენერგეტიკის განვითარების ქვეყნის სახელმძღვანელო პრინციპებთან ერთად, ელექტროქიმიური ენერგიის შენახვაზე მოთხოვნა მომხმარებლის მხარეს, განახლებადი ენერგიის ქსელთან დაკავშირებულ ობიექტებში და მოსალოდნელია, რომ სხვა სფეროები სწრაფ ზრდას მოახდენს, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე 1.

ახალი ენერგეტიკული მანქანების გაყიდვები და ზრდა 2021 წლის იანვრიდან სექტემბრამდე ქიმიური ენერგიის შენახვის პროექტების კუმულაციური დადგმული სიმძლავრე და ზრდის ტემპი ჩინეთში 2014 წლიდან 2020 წლამდე

დიაგრამა 1 ახალი ენერგეტიკული მანქანების გაყიდვები და ზრდა; ჩინეთში ქიმიური ენერგიის შენახვის პროექტების კუმულაციური დადგმული სიმძლავრე და ზრდის ტემპი

საწარმოები აჩქარებენ კვლევისა და განვითარების პროცესს, ჩინეთი კი ზოგადად უპირატესობას ანიჭებს ოქსიდის სისტემებს

ბოლო წლების განმავლობაში, კაპიტალის ბაზარმა, ბატარეის კომპანიებმა და მსხვილმა საავტომობილო კომპანიებმა დაიწყეს მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების კვლევის განლაგების გაზრდა, იმ იმედით, რომ დომინირებენ კონკურენციაში შემდეგი თაობის ელექტრო ბატარეების ტექნოლოგიაში.თუმცა, მიმდინარე პროგრესის მიხედვით, 5-10 წელი დასჭირდება იმისთვის, რომ მთლიანად მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეები მომწიფდეს მეცნიერებაში და წარმოების ტექნოლოგიაში მასობრივი წარმოებამდე.საერთაშორისო ძირითადი ავტომობილების კომპანიები, როგორიცაა Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai და ა.შ. ზრდის R&D ინვესტიციებს მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების ტექნოლოგიაში; ბატარეის კომპანიების თვალსაზრისით, CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD და ა.შ. ასევე აგრძელებენ განვითარებას.

მთლიანად მყარი ლითიუმის ბატარეები შეიძლება დაიყოს სამ კატეგორიად ელექტროლიტური მასალების მიხედვით: პოლიმერული მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეები, სულფიდური მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეები და ოქსიდის მყარი ლითიუმის ბატარეები.პოლიმერული მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეას აქვს უსაფრთხოების კარგი შესრულება, სულფიდის მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეა ადვილად დასამუშავებელია, ხოლო ოქსიდის მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეა აქვს უმაღლესი გამტარობა.ამჟამად ევროპული და ამერიკული კომპანიები უპირატესობას ანიჭებენ ოქსიდულ და პოლიმერულ სისტემებს; იაპონური და კორეული კომპანიები, Toyota-სა და Samsung-ის ხელმძღვანელობით, უფრო მეტად არიან დაინტერესებული სულფიდური სისტემებით; ჩინეთს ჰყავს მკვლევარები სამივე სისტემაში და, როგორც წესი, უპირატესობას ანიჭებს ოქსიდის სისტემებს, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 2.

სურათი 2 ბატარეის კომპანიების და ძირითადი ავტომობილების კომპანიების მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების წარმოების განლაგება

კვლევისა და განვითარების პროგრესის თვალსაზრისით, Toyota აღიარებულია, როგორც ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი მოთამაშე მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების სფეროში უცხო ქვეყნებში. Toyota-მ პირველად შესთავაზა შესაბამისი განვითარება 2008 წელს, როდესაც თანამშრომლობდა ილიკასთან, მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეასთან.2020 წლის ივნისში ტოიოტას ელექტრომობილებმა, რომლებიც აღჭურვილია მთლიანად მყარი ლითიუმის ბატარეებით, უკვე ჩაატარეს მართვის ტესტირება სატესტო მარშრუტზე.ახლა უკვე მივიდა ავტომობილის მართვის მონაცემების მოპოვების ეტაპამდე.2021 წლის სექტემბერში Toyota-მ გამოაცხადა, რომ 2030 წლისთვის 13,5 მილიარდ დოლარს განახორციელებს შემდეგი თაობის ბატარეებისა და ბატარეების მიწოდების ჯაჭვების, მათ შორის მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების განვითარებაში.ქვეყანაში, Guoxuan Hi-Tech, Qingtao New Energy და Ganfeng Lithium Industry-მ დააარსეს მცირე ზომის საპილოტე საწარმოო ხაზები ნახევრად მყარი ლითიუმის ბატარეებისთვის 2019 წელს.2021 წლის სექტემბერში, Jiangsu Qingtao 368 Wh/kg მყარი ლითიუმის ბატარეამ გაიარა ეროვნული ძლიერი შემოწმების სერთიფიკატი, როგორც ნაჩვენებია ცხრილში 2.

ცხრილი 2 ძირითადი საწარმოების მყარი მდგომარეობის ბატარეის წარმოების გეგმები

ოქსიდზე დაფუძნებული მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების პროცესის ანალიზი, ცხელი დაჭერის პროცესი ახალი ბმულია

რთული დამუშავების ტექნოლოგია და წარმოების მაღალი ღირებულება ყოველთვის ზღუდავდა მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების ინდუსტრიულ განვითარებას. მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების პროცესის ცვლილებები ძირითადად აისახება უჯრედის მომზადების პროცესში და მათ ელექტროდებსა და ელექტროლიტებს უფრო მაღალი მოთხოვნები აქვთ წარმოების გარემოზე, როგორც ნაჩვენებია ცხრილში 3.

ცხრილი 3 ოქსიდზე დაფუძნებული მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების პროცესის ანალიზი

1. ტიპიური აღჭურვილობის - ლამინირების ცხელი პრესის დანერგვა

მოდელის ფუნქციის შესავალი: ლამინირების ცხელი პრესა ძირითადად გამოიყენება მთლიანად მყარი ლითიუმის ბატარეის უჯრედების სინთეზის პროცესის განყოფილებაში. ტრადიციულ ლითიუმის ბატარეასთან შედარებით, ცხელი დაჭერის პროცესი ახალი რგოლია და თხევადი ინექციის ბმული აკლია. უფრო მაღალი მოთხოვნები.

პროდუქტის ავტომატური კონფიგურაცია:

• თითოეულ სადგურს ესაჭიროება 3~4 ღერძიანი სერვოძრავის გამოყენება, რომლებიც გამოიყენება ლამინირების ლამინირებისა და წებოვნებისთვის;

• გათბობის ტემპერატურის საჩვენებლად გამოიყენეთ HMI, გათბობის სისტემას სჭირდება PID კონტროლის სისტემა, რომელიც მოითხოვს უფრო მაღალი ტემპერატურის სენსორს და მოითხოვს უფრო დიდ რაოდენობას;

• კონტროლერ PLC-ს აქვს უფრო მაღალი მოთხოვნები კონტროლის სიზუსტეზე და მოკლე ციკლის პერიოდზე. მომავალში ეს მოდელი უნდა შემუშავდეს ულტრამაღალსიჩქარიანი ცხელი დაწნევით ლამინირების მისაღწევად.

აღჭურვილობის მწარმოებლები არიან: Xi'an Tiger Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Shenzhen Xuchong Automation Equipment Co., Ltd., Shenzhen Haimuxing Laser Intelligent Equipment Co., Ltd., და Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd.

2. ტიპიური აღჭურვილობის - ჩამოსხმის მანქანის დანერგვა

მოდელის ფუნქციის შესავალი: შერეული ფხვნილის ხსნარი მიეწოდება ჩამოსხმის თავს ავტომატური კვების სისტემის საშუალებით, შემდეგ გამოიყენება საფხეკით, როლიკებით, მიკრო ჩაზნექილი და სხვა დაფარვის მეთოდებით, პროცესის მოთხოვნების შესაბამისად და შემდეგ შრება საშრობი გვირაბში. ბაზის ლენტი მწვანე კორპუსთან ერთად შეიძლება გამოყენებულ იქნას გადახვევისთვის. გაშრობის შემდეგ, მწვანე კორპუსის ამოღება და მოჭრა შესაძლებელია, შემდეგ კი მომხმარებლის მიერ მითითებულ სიგანეზე მოჭრა, რათა ფირის მასალის ცარიელი ჩამოსხმა გარკვეული სიმტკიცით და მოქნილობით.

პროდუქტის ავტომატური კონფიგურაცია:

• სერვო ძირითადად გამოიყენება გადახვევისა და განტვირთვისთვის, გადახრის გამოსასწორებლად და დაძაბულობის კონტროლერი საჭიროა გადახვევისა და განტვირთვის ადგილას დაძაბულობის დასარეგულირებლად;

• გამოიყენეთ HMI გათბობის ტემპერატურის საჩვენებლად, გათბობის სისტემას სჭირდება PID კონტროლის სისტემა;

• ვენტილატორის ვენტილაციის ნაკადი რეგულირდება სიხშირის გადამყვანით.

აღჭურვილობის მწარმოებლებია: Zhejiang Delong Technology Co., Ltd., Wuhan Kunyuan Casting Technology Co., Ltd., Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd. – Xinbaohua Equipment Branch.

3. ტიპიური აღჭურვილობის - ქვიშის წისქვილის დანერგვა

მოდელის ფუნქციის შესავალი: ის ოპტიმიზებულია პაწაწინა დაფქვის მძივების გამოსაყენებლად, მოქნილი დისპერსიიდან ულტრა მაღალი ენერგიის დაფქვამდე ეფექტური მუშაობისთვის.

პროდუქტის ავტომატური კონფიგურაცია:

• ქვიშის წისქვილებს აქვთ შედარებით დაბალი მოთხოვნები მოძრაობის კონტროლზე, ძირითადად არ იყენებენ სერვოებს, მაგრამ იყენებენ ჩვეულებრივ დაბალი ძაბვის ძრავებს ქვიშის წარმოების პროცესისთვის;

• გამოიყენეთ სიხშირის გადამყვანი სპინდლის სიჩქარის დასარეგულირებლად, რომელსაც შეუძლია გააკონტროლოს მასალების დაფქვა სხვადასხვა ხაზოვანი სიჩქარით, რათა დააკმაყოფილოს სხვადასხვა მასალის დაფქვის სიზუსტის მოთხოვნები.

აღჭურვილობის მწარმოებლები არიან: Wuxi Shaohong Powder Technology Co., Ltd., Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd. და Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.