चुपचाप उभरिरहेको ठोस राज्य ब्याट्री

भर्खरै, CCTV को रिपोर्ट "एक घण्टा चार्ज र चार घण्टा लाममा" को चर्को बहस छ। नयाँ उर्जाका सवारी साधनहरूको ब्याट्री लाइफ र चार्जिङको समस्या एकपटक फेरि सबैका लागि तातो मुद्दा बनेको छ। वर्तमानमा, परम्परागत तरल लिथियम ब्याट्री, ठोस राज्य लिथियम ब्याट्री संग तुलनाउच्च सुरक्षा, अधिक ऊर्जा घनत्व, लामो ब्याट्री जीवन, र फराकिलो अनुप्रयोग क्षेत्रहरू छन्व्यापक रूपमा लिथियम ब्याट्री को भविष्य विकास दिशा को रूप मा उद्योग भित्री द्वारा विचार। कम्पनीहरू लेआउटको लागि पनि प्रतिस्पर्धा गरिरहेका छन्।

ठोस राज्य लिथियम ब्याट्री छोटो अवधिमा व्यापारीकरण गर्न नसकिने भए पनि, प्रमुख कम्पनीहरु द्वारा ठोस राज्य लिथियम ब्याट्री प्रविधि को अनुसन्धान र विकास प्रक्रिया हालै छिटो र छिटो हुँदै गइरहेको छ, र बजार मांग ठोस उत्पादन को बढावा दिन सक्छ। राज्य लिथियम ब्याट्री समय भन्दा पहिले।यस लेखले ठोस-स्टेट लिथियम ब्याट्री बजारको विकास र ठोस-राज्य लिथियम ब्याट्रीहरू तयार गर्ने प्रक्रियाको विश्लेषण गर्नेछ, र तपाईंलाई अवस्थित स्वचालन बजार अवसरहरू अन्वेषण गर्न लैजान्छ।

ठोस-स्टेट लिथियम ब्याट्रीहरूमा तरल लिथियम ब्याट्रीहरू भन्दा उल्लेखनीय रूपमा राम्रो ऊर्जा घनत्व र थर्मल स्थिरता हुन्छ।

हालैका वर्षहरूमा, डाउनस्ट्रीम अनुप्रयोग क्षेत्रमा निरन्तर नवीनताले लिथियम ब्याट्री उद्योगको लागि उच्च र उच्च आवश्यकताहरू अगाडि राखेको छ, र लिथियम ब्याट्री प्रविधि पनि उच्च विशिष्ट ऊर्जा र सुरक्षा तिर बढ्दै, लगातार सुधार गरिएको छ।लिथियम ब्याट्री टेक्नोलोजीको विकास मार्गको परिप्रेक्ष्यमा, तरल लिथियम ब्याट्रीहरूले प्राप्त गर्न सक्ने ऊर्जा घनत्व बिस्तारै यसको सीमामा पुगेको छ, र ठोस-राज्य लिथियम ब्याट्रीहरू लिथियम ब्याट्रीहरूको विकासको लागि एकमात्र तरिका हुनेछ।

"ऊर्जा बचत र नयाँ ऊर्जा वाहनहरूको लागि प्राविधिक रोडम्याप" अनुसार, पावर ब्याट्रीहरूको ऊर्जा घनत्व लक्ष्य 2025 मा 400Wh/kg र 2030 मा 500Wh/kg छ।2030 को लक्ष्य हासिल गर्न, विद्यमान तरल लिथियम ब्याट्री प्रविधि मार्गले जिम्मेवारी काँधमा लिन सक्षम नहुन सक्छ। 350Wh/kg को ऊर्जा घनत्व छत तोड्न गाह्रो छ, तर ठोस-स्टेट लिथियम ब्याट्रीहरूको ऊर्जा घनत्व सजिलै 350Wh/kg भन्दा बढी हुन सक्छ।

बजारको मागद्वारा संचालित, देशले ठोस-राज्य लिथियम ब्याट्रीहरूको विकासलाई पनि ठूलो महत्त्व दिन्छ।डिसेम्बर 2019 मा जारी "नयाँ ऊर्जा वाहन उद्योग विकास योजना (2021-2035)" (टिप्पणीको लागि मस्यौदा) मा, ठोस-स्टेट लिथियम ब्याट्रीहरूको अनुसन्धान र विकास र औद्योगीकरणलाई बलियो बनाउन र ठोस-स्टेट लिथियम ब्याट्रीहरू बढाउने प्रस्ताव गरिएको छ। तालिका १ मा देखाइए अनुसार राष्ट्रिय स्तरमा।

तालिका 1 तरल ब्याट्री र ठोस राज्य ब्याट्री को तुलनात्मक विश्लेषण

नयाँ ऊर्जा सवारी साधनहरूको लागि मात्र होइन, ऊर्जा भण्डारण उद्योगसँग फराकिलो अनुप्रयोग ठाउँ छ

राष्ट्रिय नीतिहरूको प्रवर्द्धनबाट प्रभावित, नयाँ ऊर्जा वाहन उद्योगको द्रुत विकासले ठोस-राज्य लिथियम ब्याट्रीहरूको लागि व्यापक विकास स्थान प्रदान गर्नेछ।थप रूपमा, सबै-ठोस-राज्य लिथियम ब्याट्रीहरू पनि उभरिरहेको टेक्नोलोजी दिशाहरू मध्ये एकको रूपमा चिनिन्छन् जुन इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारण टेक्नोलोजीको अवरोधलाई तोड्ने र भविष्यको विकास आवश्यकताहरू पूरा गर्ने आशा गरिन्छ।इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारणको सन्दर्भमा, लिथियम ब्याट्रीहरू हाल इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारणको 80% को लागी खाता छ।2020 मा इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारणको संचयी स्थापित क्षमता 3269.2MV छ, 2019 को तुलनामा 91% ले बढेको छ। ऊर्जा विकासको लागि देशको दिशानिर्देशहरू, प्रयोगकर्ता-पक्षमा इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारणको माग, नवीकरणीय ऊर्जा ग्रिड-जडित सुविधाहरू र चित्र 1 मा देखाइए अनुसार अन्य क्षेत्रहरूले द्रुत बृद्धि हुने अपेक्षा गरिएको छ।

जनवरी देखि सेप्टेम्बर 2021 सम्म नयाँ ऊर्जा वाहनहरूको बिक्री र वृद्धि सन् २०१४ देखि २०२० सम्म चीनमा रासायनिक ऊर्जा भण्डारण परियोजनाहरूको संचयी स्थापित क्षमता र वृद्धि दर

चित्र 1 नयाँ ऊर्जा वाहनहरूको बिक्री र वृद्धि; चीनमा रासायनिक ऊर्जा भण्डारण परियोजनाहरूको संचयी स्थापित क्षमता र वृद्धि दर

उद्यमहरूले अनुसन्धान र विकास प्रक्रियालाई गति दिन्छ, र चीनले सामान्यतया अक्साइड प्रणालीलाई प्राथमिकता दिन्छ

हालैका वर्षहरूमा, पूँजी बजार, ब्याट्री कम्पनीहरू र प्रमुख कार कम्पनीहरूले ठोस-स्टेट लिथियम ब्याट्रीहरूको अनुसन्धान लेआउट बढाउन थालेका छन्, अर्को पुस्ताको पावर ब्याट्री प्रविधिमा प्रतिस्पर्धामा हावी हुने आशामा।यद्यपि, हालको प्रगति अनुसार, सबै-ठोस-स्टेट लिथियम ब्याट्रीहरू ठूलो उत्पादन अघि विज्ञान र उत्पादन प्रविधिमा परिपक्व हुन 5-10 वर्ष लाग्नेछ।टोयोटा, फक्सवागन, BMW, Honda, Nissan, Hyundai, आदि जस्ता अन्तर्राष्ट्रिय मूलधारका कार कम्पनीहरूले ठोस राज्य लिथियम ब्याट्री प्रविधिमा आफ्नो R&D लगानी बढाइरहेका छन्; ब्याट्री कम्पनीहरूको हिसाबले CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD, आदि पनि विकास गर्न जारी छ।

सबै-ठोस-राज्य लिथियम ब्याट्रीहरूलाई इलेक्ट्रोलाइट सामग्री अनुसार तीन कोटिहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: बहुलक ठोस-राज्य लिथियम ब्याट्रीहरू, सल्फाइड ठोस-राज्य लिथियम ब्याट्रीहरू, र अक्साइड ठोस-राज्य लिथियम ब्याट्रीहरू।पोलिमर सॉलिड स्टेट लिथियम ब्याट्रीको राम्रो सुरक्षा प्रदर्शन छ, सल्फाइड सॉलिड स्टेट लिथियम ब्याट्री प्रशोधन गर्न सजिलो छ, र अक्साइड सॉलिड स्टेट लिथियम ब्याट्रीमा उच्च चालकता छ।हाल, युरोपेली र अमेरिकी कम्पनीहरूले अक्साइड र पोलिमर प्रणालीहरू रुचाउँछन्; टोयोटा र सामसुङको नेतृत्वमा जापानी र कोरियाली कम्पनीहरू सल्फाइड प्रणालीमा बढी उत्सुक छन्; चीनसँग तीनवटै प्रणालीहरूमा अनुसन्धानकर्ताहरू छन्, र चित्र 2 मा देखाइए अनुसार सामान्यतया अक्साइड प्रणालीहरूलाई प्राथमिकता दिन्छ।

चित्र 2 ब्याट्री कम्पनीहरु र प्रमुख कार कम्पनीहरु को ठोस राज्य लिथियम ब्याट्री को उत्पादन लेआउट

अनुसन्धान र विकास प्रगतिको परिप्रेक्ष्यमा, टोयोटा विदेशी देशहरूमा ठोस-स्टेट लिथियम ब्याट्रीको क्षेत्रमा सबैभन्दा शक्तिशाली खेलाडीहरू मध्ये एक हो। टोयोटाले 2008 मा पहिलो पटक सान्दर्भिक विकासहरू प्रस्ताव गरेको थियो जब यसले ठोस-स्टेट लिथियम ब्याट्री स्टार्ट-अप इलिकासँग सहकार्य गर्‍यो।जुन २०२० मा, टोयोटाका सबै-ठोस-स्टेट लिथियम ब्याट्रीहरूले सुसज्जित इलेक्ट्रिक गाडीहरूले परीक्षण मार्गमा ड्राइभिङ परीक्षणहरू गरिसकेका छन्।यो अब सवारी साधनको डाटा प्राप्त गर्ने चरणमा पुगेको छ।सेप्टेम्बर 2021 मा, टोयोटाले सन् 2030 सम्ममा ठोस राज्य लिथियम ब्याट्रीहरू सहित नयाँ पुस्ताको ब्याट्री र ब्याट्री आपूर्ति चेनहरू विकास गर्न $13.5 बिलियन लगानी गर्ने घोषणा गरेको थियो।घरेलु रूपमा, Guoxuan हाई-टेक, Qingtao नयाँ ऊर्जा, र Ganfeng लिथियम उद्योगले 2019 मा अर्ध-ठोस लिथियम ब्याट्रीहरूको लागि सानो-स्तरीय पायलट उत्पादन लाइनहरू स्थापना गर्यो।सेप्टेम्बर 2021 मा, Jiangsu Qingtao 368Wh/kg ठोस राज्य लिथियम ब्याट्रीले राष्ट्रिय बलियो निरीक्षण प्रमाणीकरण पारित गर्यो, तालिका 2 मा देखाइएको छ।

तालिका २ प्रमुख उद्यमहरूको ठोस-राज्य ब्याट्री उत्पादन योजनाहरू

अक्साइड-आधारित ठोस-राज्य लिथियम ब्याट्रीहरूको प्रक्रिया विश्लेषण, तातो थिच्ने प्रक्रिया एक नयाँ लिङ्क हो

कठिन प्रशोधन प्रविधि र उच्च उत्पादन लागतले सधैं ठोस-राज्य लिथियम ब्याट्रीहरूको औद्योगिक विकासलाई प्रतिबन्धित गरेको छ। ठोस-राज्य लिथियम ब्याट्रीहरूको प्रक्रिया परिवर्तनहरू मुख्यतया सेल तयारी प्रक्रियामा प्रतिबिम्बित हुन्छन्, र तिनीहरूको इलेक्ट्रोड र इलेक्ट्रोलाइटहरू उत्पादन वातावरणको लागि उच्च आवश्यकताहरू छन्, तालिका 3 मा देखाइएको छ।

तालिका 3 अक्साइड-आधारित ठोस-स्थिति लिथियम ब्याट्रीहरूको प्रक्रिया विश्लेषण

1. विशिष्ट उपकरणको परिचय - ल्यामिनेशन हट प्रेस

मोडेल प्रकार्य परिचय: ल्यामिनेशन तातो प्रेस मुख्य रूपमा सबै ठोस लिथियम ब्याट्री कोशिकाहरूको संश्लेषण प्रक्रिया खण्डमा प्रयोग गरिन्छ। परम्परागत लिथियम ब्याट्रीको तुलनामा, तातो थिच्ने प्रक्रिया नयाँ लिङ्क हो, र तरल इंजेक्शन लिङ्क हराइरहेको छ। उच्च आवश्यकताहरू।

स्वचालित उत्पादन कन्फिगरेसन:

• प्रत्येक स्टेशनले 3 ~ 4 अक्ष सर्वो मोटरहरू प्रयोग गर्न आवश्यक छ, जुन क्रमशः लेमिनेशन ल्यामिनेशन र ग्लुइङको लागि प्रयोग गरिन्छ।

ताप तापक्रम प्रदर्शन गर्न HMI प्रयोग गर्नुहोस्, तताउने प्रणालीलाई PID नियन्त्रण प्रणाली चाहिन्छ, जसलाई उच्च तापक्रम सेन्सर चाहिन्छ र ठूलो मात्रा चाहिन्छ;

• नियन्त्रक PLC को नियन्त्रण सटीकता र छोटो चक्र अवधिमा उच्च आवश्यकताहरू छन्। भविष्यमा, यो मोडेल अल्ट्रा-उच्च-गति हट-प्रेसिङ ल्यामिनेशन प्राप्त गर्न विकास गर्नुपर्छ।

उपकरण निर्माताहरू समावेश छन्: सियान टाइगर इलेक्ट्रोमेकानिकल उपकरण निर्माण कं, लिमिटेड, शेन्जेन Xuchong स्वचालन उपकरण कं, लिमिटेड, शेन्जेन Haimuxing लेजर बुद्धिमान उपकरण कं, लिमिटेड, र शेन्जेन Bangqi Chuangyuan टेक्नोलोजी कं, लि।

२. विशिष्ट उपकरणको परिचय - कास्टिङ मेसिन

मोडेल प्रकार्य परिचय: मिश्रित पाउडर स्लरी स्वचालित फिडिंग प्रणाली उपकरण मार्फत कास्टिङ हेडमा आपूर्ति गरिन्छ, र त्यसपछि स्क्र्यापर, रोलर, माइक्रो-अन्तर र अन्य कोटिंग विधिहरू प्रक्रिया आवश्यकताहरू अनुसार लागू गरिन्छ, र त्यसपछि सुकाउने सुरुङमा सुकाइन्छ। हरियो बडीको साथ आधार टेप रिवाइन्डिङको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ। सुकाइसकेपछि, हरियो बडीलाई छालेर काट्न सकिन्छ, र त्यसपछि निश्चित बल र लचिलोपनको साथ फिलिम सामग्री खाली कास्ट गर्न प्रयोगकर्ताद्वारा निर्दिष्ट चौडाइमा काट्न सकिन्छ।

स्वचालित उत्पादन कन्फिगरेसन:

• सर्भो मुख्यतया रिवाइन्डिङ र अनवाइन्डिङ, विचलन सुधार गर्न प्रयोग गरिन्छ, र रिवाइन्डिङ र अनवाइन्डिङ ठाउँमा तनाव समायोजन गर्न टेन्सन कन्ट्रोलर आवश्यक हुन्छ।

ताप तापक्रम प्रदर्शन गर्न HMI प्रयोग गर्नुहोस्, तताउने प्रणालीलाई PID नियन्त्रण प्रणाली चाहिन्छ।

• फ्यान भेन्टिलेसन प्रवाहलाई फ्रिक्वेन्सी कन्भर्टरद्वारा विनियमित गर्न आवश्यक छ।

उपकरण निर्माताहरू समावेश छन्: Zhejiang Delong टेक्नोलोजी कं, लिमिटेड, वुहान Kunyuan कास्टिंग टेक्नोलोजी कं, लिमिटेड, गुआंग्डोंग Fenghua हाई-टेक कं, लिमिटेड - Xinbaohua उपकरण शाखा।

3. विशिष्ट उपकरणको परिचय - बालुवा मिल

मोडेल प्रकार्य परिचय: यो दक्ष कार्यको लागि लचिलो फैलावट देखि अल्ट्रा-उच्च ऊर्जा ग्राइंडिङ सम्म, सानो ग्राइंडिंग मोती को उपयोग को लागी अनुकूलित छ।

स्वचालित उत्पादन कन्फिगरेसन:

• बालुवा मिलहरूमा गति नियन्त्रणको लागि अपेक्षाकृत कम आवश्यकताहरू छन्, सामान्यतया सर्भोहरू प्रयोग गर्दैनन्, तर बालुवा उत्पादन प्रक्रियाको लागि साधारण कम भोल्टेज मोटरहरू प्रयोग गर्नुहोस्;

• स्पिन्डल गति समायोजन गर्न फ्रिक्वेन्सी कन्भर्टर प्रयोग गर्नुहोस्, जसले विभिन्न सामग्रीको विभिन्न ग्राइन्डिङ फाइननेस आवश्यकताहरू पूरा गर्न विभिन्न रैखिक गतिमा सामग्रीको पीस नियन्त्रण गर्न सक्छ।

उपकरण निर्माताहरूले समावेश गर्दछ: Wuxi Shaohong पाउडर टेक्नोलोजी कं, लिमिटेड, Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd, र Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.