शांतपणे उदयास येणारी सॉलिड-स्टेट बॅटरी

अलीकडेच, सीसीटीव्हीच्या “एक तास चार्जिंग आणि चार तास रांगेत उभे” या अहवालाने जोरदार चर्चा रंगली आहे. नवीन ऊर्जा वाहनांची बॅटरी लाइफ आणि चार्जिंग समस्या पुन्हा एकदा सर्वांसाठी चर्चेचा विषय बनला आहे. सध्या, पारंपारिक लिक्विड लिथियम बॅटरी, सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीशी तुलना केली जातेउच्च सुरक्षिततेसह, अधिक ऊर्जा घनता, दीर्घ बॅटरी आयुष्य आणि विस्तृत अनुप्रयोग फील्ड आहेतलिथियम बॅटरियांच्या भविष्यातील विकासाची दिशा म्हणून उद्योगाच्या अंतर्गत लोकांकडून मोठ्या प्रमाणावर मानले जाते. लेआउटसाठी कंपन्याही स्पर्धा करत आहेत.

सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीचे अल्पावधीत व्यावसायिकीकरण केले जाऊ शकत नसले तरी, मोठ्या कंपन्यांद्वारे सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी तंत्रज्ञानाचे संशोधन आणि विकास प्रक्रिया अलीकडे अधिक वेगवान आणि वेगवान होत आहे आणि बाजारातील मागणीमुळे घनकचऱ्याच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनास चालना मिळू शकते. राज्य लिथियम बॅटरी शेड्यूलच्या आधी.हा लेख सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी मार्केटच्या विकासाचे आणि सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी तयार करण्याच्या प्रक्रियेचे विश्लेषण करेल आणि आपल्याला अस्तित्वात असलेल्या ऑटोमेशन मार्केट संधींचा शोध घेण्यास घेऊन जाईल.

सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीमध्ये द्रव लिथियम बॅटरीपेक्षा लक्षणीय ऊर्जा घनता आणि थर्मल स्थिरता असते

अलिकडच्या वर्षांत, डाउनस्ट्रीम ऍप्लिकेशन फील्डमध्ये सतत नवनवीन संशोधनामुळे लिथियम बॅटरी उद्योगासाठी उच्च आणि उच्च आवश्यकता समोर आल्या आहेत आणि लिथियम बॅटरी तंत्रज्ञान देखील उच्च विशिष्ट ऊर्जा आणि सुरक्षिततेकडे वाटचाल करत सतत सुधारले गेले आहे.लिथियम बॅटरी तंत्रज्ञानाच्या विकासाच्या मार्गाच्या दृष्टीकोनातून, द्रव लिथियम बॅटरी प्राप्त करू शकणारी उर्जा घनता हळूहळू त्याच्या मर्यादेपर्यंत पोहोचली आहे आणि लिथियम बॅटरीच्या विकासासाठी सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी हा एकमेव मार्ग असेल.

"ऊर्जा बचत आणि नवीन ऊर्जा वाहनांसाठी तांत्रिक रोडमॅप" नुसार, पॉवर बॅटरीचे उर्जा घनता लक्ष्य 2025 मध्ये 400Wh/kg आणि 2030 मध्ये 500Wh/kg आहे.2030 चे उद्दिष्ट साध्य करण्यासाठी, विद्यमान लिक्विड लिथियम बॅटरी तंत्रज्ञान मार्ग ही जबाबदारी उचलू शकणार नाही. 350Wh/kg ची उर्जा घनता मर्यादा तोडणे कठीण आहे, परंतु सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीची उर्जा घनता सहजपणे 350Wh/kg पेक्षा जास्त असू शकते.

बाजारातील मागणीनुसार, देश सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीच्या विकासालाही खूप महत्त्व देतो.डिसेंबर 2019 मध्ये प्रसिद्ध झालेल्या “न्यू एनर्जी व्हेईकल इंडस्ट्री डेव्हलपमेंट प्लॅन (2021-2035)” (टिप्पणीसाठी मसुदा) मध्ये, सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरियांचे संशोधन आणि विकास आणि औद्योगिकीकरण मजबूत करणे आणि सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी वाढवणे प्रस्तावित आहे. राष्ट्रीय स्तरावर, तक्ता 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे.

तक्ता 1 लिक्विड बॅटरी आणि सॉलिड-स्टेट बॅटरीचे तुलनात्मक विश्लेषण

केवळ नवीन ऊर्जा वाहनांसाठीच नाही, तर ऊर्जा साठवण उद्योगात अनुप्रयोगासाठी विस्तृत जागा आहे

राष्ट्रीय धोरणांच्या जाहिरातीमुळे प्रभावित होऊन, नवीन ऊर्जा वाहन उद्योगाचा जलद विकास सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीसाठी एक व्यापक विकास जागा प्रदान करेल.याव्यतिरिक्त, सर्व-सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी ही उदयोन्मुख तंत्रज्ञान दिशांपैकी एक म्हणून ओळखली जाते जी इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा साठवण तंत्रज्ञानातील अडथळे दूर करेल आणि भविष्यातील विकासाच्या गरजा पूर्ण करेल.इलेक्ट्रोकेमिकल एनर्जी स्टोरेजच्या बाबतीत, लिथियम बॅटरी सध्या इलेक्ट्रोकेमिकल एनर्जी स्टोरेजमध्ये 80% आहेत.2020 मध्ये इलेक्ट्रोकेमिकल एनर्जी स्टोरेजची एकत्रित स्थापित क्षमता 3269.2MV आहे, 2019 च्या तुलनेत 91% ची वाढ आहे. ऊर्जा विकासासाठी देशाच्या मार्गदर्शक तत्त्वांसह, वापरकर्त्याच्या बाजूने इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा संचयनाची मागणी, अक्षय ऊर्जा ग्रिड-कनेक्ट केलेल्या सुविधा आणि आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, इतर क्षेत्रांमध्ये जलद वाढ अपेक्षित आहे.

जानेवारी ते सप्टेंबर 2021 पर्यंत नवीन ऊर्जा वाहनांची विक्री आणि वाढ

आकृती 1 नवीन ऊर्जा वाहनांची विक्री आणि वाढ; चीनमधील रासायनिक ऊर्जा साठवण प्रकल्पांची एकत्रित स्थापित क्षमता आणि वाढीचा दर

एंटरप्रायझेस संशोधन आणि विकास प्रक्रियेला गती देतात आणि चीन सामान्यतः ऑक्साईड सिस्टमला प्राधान्य देतो

अलिकडच्या वर्षांत, भांडवल बाजार, बॅटरी कंपन्या आणि प्रमुख कार कंपन्यांनी पुढील पिढीतील पॉवर बॅटरी तंत्रज्ञानाच्या स्पर्धेत वर्चस्व गाजवण्याच्या आशेने सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीचे संशोधन मांडणी वाढवण्यास सुरुवात केली आहे.तथापि, सध्याच्या प्रगतीनुसार, मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन करण्यापूर्वी सर्व-सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी विज्ञान आणि उत्पादन तंत्रज्ञानामध्ये परिपक्व होण्यासाठी 5-10 वर्षे लागतील.टोयोटा, फोक्सवॅगन, बीएमडब्ल्यू, होंडा, निसान, ह्युंदाई, इत्यादीसारख्या आंतरराष्ट्रीय मुख्य प्रवाहातील कार कंपन्या सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी तंत्रज्ञानामध्ये त्यांची संशोधन आणि विकास गुंतवणूक वाढवत आहेत; बॅटरी कंपन्यांच्या बाबतीत, CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD, इत्यादी देखील विकसित होत आहेत.

ऑल-सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी इलेक्ट्रोलाइट सामग्रीनुसार तीन श्रेणींमध्ये विभागल्या जाऊ शकतात: पॉलिमर सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी, सल्फाइड सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी आणि ऑक्साइड सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी.पॉलिमर सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीमध्ये चांगली सुरक्षा कार्यक्षमता असते, सल्फाइड सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीवर प्रक्रिया करणे सोपे असते आणि ऑक्साईड सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीमध्ये सर्वाधिक चालकता असते.सध्या, युरोपियन आणि अमेरिकन कंपन्या ऑक्साईड आणि पॉलिमर सिस्टमला प्राधान्य देतात; टोयोटा आणि सॅमसंग यांच्या नेतृत्वाखालील जपानी आणि कोरियन कंपन्या सल्फाइड सिस्टमसाठी अधिक उत्सुक आहेत; चीनमध्ये तिन्ही प्रणालींमध्ये संशोधक आहेत आणि आकृती 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे सामान्यतः ऑक्साईड प्रणालींना प्राधान्य देतात.

आकृती 2 बॅटरी कंपन्या आणि प्रमुख कार कंपन्यांच्या सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीचे उत्पादन लेआउट

संशोधन आणि विकासाच्या प्रगतीच्या दृष्टीकोनातून, टोयोटाला परदेशातील सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीच्या क्षेत्रातील सर्वात शक्तिशाली खेळाडूंपैकी एक म्हणून ओळखले जाते. टोयोटाने 2008 मध्ये प्रथम संबंधित घडामोडी प्रस्तावित केल्या, जेव्हा त्यांनी सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी स्टार्ट-अप इलिकाला सहकार्य केले.जून 2020 मध्ये, सर्व-सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीने सुसज्ज असलेल्या टोयोटाच्या इलेक्ट्रिक वाहनांनी चाचणी मार्गावर आधीच ड्रायव्हिंग चाचण्या केल्या आहेत.तो आता वाहन चालविण्याचा डेटा मिळवण्याच्या टप्प्यावर पोहोचला आहे.सप्टेंबर 2021 मध्ये, टोयोटाने जाहीर केले की ते सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीसह पुढील पिढीच्या बॅटरी आणि बॅटरी पुरवठा साखळी विकसित करण्यासाठी 2030 पर्यंत $13.5 अब्ज गुंतवणूक करेल.देशांतर्गत, Guoxuan हाय-टेक, Qingtao New Energy, आणि Ganfeng Lithium Industries ने 2019 मध्ये अर्ध-घन लिथियम बॅटरीसाठी लघु-स्तरीय पायलट उत्पादन लाइन स्थापन केली.सप्टेंबर 2021 मध्ये, टेबल 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, Jiangsu Qingtao 368Wh/kg सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीने राष्ट्रीय मजबूत तपासणी प्रमाणपत्र उत्तीर्ण केले.

टेबल 2 मोठ्या उद्योगांच्या सॉलिड-स्टेट बॅटरी उत्पादन योजना

ऑक्साईड-आधारित सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीचे प्रक्रिया विश्लेषण, गरम दाबण्याची प्रक्रिया ही एक नवीन लिंक आहे

कठीण प्रक्रिया तंत्रज्ञान आणि उच्च उत्पादन खर्चाने सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीच्या औद्योगिक विकासावर नेहमीच प्रतिबंध केला आहे. सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीच्या प्रक्रियेतील बदल प्रामुख्याने सेल तयार करण्याच्या प्रक्रियेत परावर्तित होतात आणि त्यांच्या इलेक्ट्रोड्स आणि इलेक्ट्रोलाइट्सना उत्पादन वातावरणासाठी उच्च आवश्यकता असते, जसे की तक्ता 3 मध्ये दाखवले आहे.

तक्ता 3 ऑक्साईड-आधारित सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरीचे प्रक्रिया विश्लेषण

1. ठराविक उपकरणांचा परिचय – लॅमिनेशन हॉट प्रेस

मॉडेल फंक्शन परिचय: लॅमिनेशन हॉट प्रेस मुख्यत्वे ऑल सॉलिड लिथियम बॅटरी सेलच्या संश्लेषण प्रक्रिया विभागात वापरली जाते. पारंपारिक लिथियम बॅटरीच्या तुलनेत, गरम दाबण्याची प्रक्रिया एक नवीन दुवा आहे आणि लिक्विड इंजेक्शन लिंक गहाळ आहे. उच्च आवश्यकता.

स्वयंचलित उत्पादन कॉन्फिगरेशन:

प्रत्येक स्टेशनला अनुक्रमे लॅमिनेशन लॅमिनेशन आणि ग्लूइंगसाठी 3-4 अक्ष सर्वो मोटर्स वापरण्याची आवश्यकता आहे;

• हीटिंग तापमान प्रदर्शित करण्यासाठी HMI वापरा, हीटिंग सिस्टमला पीआयडी नियंत्रण प्रणालीची आवश्यकता आहे, ज्यासाठी उच्च तापमान सेन्सर आवश्यक आहे आणि मोठ्या प्रमाणात आवश्यक आहे;

• कंट्रोलर PLC ला नियंत्रण अचूकता आणि कमी सायकल कालावधीसाठी उच्च आवश्यकता आहेत. भविष्यात, हे मॉडेल अल्ट्रा-हाय-स्पीड हॉट-प्रेसिंग लॅमिनेशन प्राप्त करण्यासाठी विकसित केले जावे.

उपकरण निर्मात्यांमध्ये हे समाविष्ट आहे: शिआन टायगर इलेक्ट्रोमेकॅनिकल इक्विपमेंट मॅन्युफॅक्चरिंग कं, लि., शेन्झेन ज़ुचॉन्ग ऑटोमेशन इक्विपमेंट कं, लि., शेन्झेन हैमक्सिंग लेझर इंटेलिजेंट इक्विपमेंट कं, लि., आणि शेन्झेन बांगकी चुआंगयुआन टेक्नॉलॉजी कं, लि.

2. ठराविक उपकरणांचा परिचय - कास्टिंग मशीन

मॉडेल फंक्शन परिचय: मिश्रित पावडर स्लरी स्वयंचलित फीडिंग सिस्टम उपकरणाद्वारे कास्टिंग हेडला पुरविली जाते आणि नंतर प्रक्रियेच्या आवश्यकतेनुसार स्क्रॅपर, रोलर, मायक्रो-अवतल आणि इतर कोटिंग पद्धतींनी लागू केली जाते आणि नंतर कोरड्या बोगद्यामध्ये वाळविली जाते. ग्रीन बॉडीसह बेस टेप रिवाइंडिंगसाठी वापरला जाऊ शकतो. कोरडे झाल्यानंतर, हिरवा भाग सोलून काढला जाऊ शकतो आणि ट्रिम केला जाऊ शकतो आणि नंतर विशिष्ट ताकद आणि लवचिकतेसह फिल्म सामग्री रिक्त कास्ट करण्यासाठी वापरकर्त्याने निर्दिष्ट केलेल्या रुंदीमध्ये कापून टाकता येते.

स्वयंचलित उत्पादन कॉन्फिगरेशन:

• सर्वो मुख्यतः रिवाइंडिंग आणि अनवाइंडिंग, विचलन सुधारण्यासाठी वापरले जाते आणि रिवाइंडिंग आणि अनवाइंडिंगच्या ठिकाणी तणाव समायोजित करण्यासाठी टेंशन कंट्रोलर आवश्यक आहे;

• हीटिंग तापमान प्रदर्शित करण्यासाठी HMI वापरा, हीटिंग सिस्टमला PID नियंत्रण प्रणाली आवश्यक आहे;

• फॅन वेंटिलेशन फ्लो फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरद्वारे नियंत्रित करणे आवश्यक आहे.

उपकरण उत्पादकांमध्ये हे समाविष्ट आहे: झेजियांग डेलॉन्ग टेक्नॉलॉजी कं, लि., वुहान कुन्युआन कास्टिंग टेक्नॉलॉजी कं, लि., ग्वांगडोंग फेंगुआ हाय-टेक कं, लि. - झिनबाओहुआ उपकरण शाखा.

3. ठराविक उपकरणांचा परिचय - वाळूची गिरणी

मॉडेल फंक्शन परिचय: हे लहान ग्राइंडिंग बीड्सच्या वापरासाठी ऑप्टिमाइझ केले आहे, लवचिक पसरण्यापासून ते अति-उच्च ऊर्जा ग्राइंडिंगपर्यंत कार्यक्षम कार्यासाठी.

स्वयंचलित उत्पादन कॉन्फिगरेशन:

• वाळूच्या गिरण्यांना गती नियंत्रणासाठी तुलनेने कमी आवश्यकता असते, सामान्यत: सर्वो वापरत नाहीत, परंतु सँडिंग उत्पादन प्रक्रियेसाठी सामान्य लो-व्होल्टेज मोटर्स वापरतात;

• स्पिंडल स्पीड समायोजित करण्यासाठी फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टर वापरा, जे वेगवेगळ्या सामग्रीच्या वेगवेगळ्या ग्राइंडिंग बारीकतेच्या आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी वेगवेगळ्या रेषीय वेगाने सामग्रीचे पीसणे नियंत्रित करू शकते.

उपकरण उत्पादकांमध्ये हे समाविष्ट आहे: वूशी शाओहोंग पावडर टेक्नॉलॉजी कं, लि., शांघाय रुजिया इलेक्ट्रोमेकॅनिकल टेक्नॉलॉजी कं., लि. आणि डोंगगुआन नालोंग मशिनरी इक्विपमेंट कं, लि.