Nylig har CCTVs rapport om «lading i én time og kø i fire timer» utløst heftige diskusjoner. Batterilevetiden og ladeproblemene til nye energikjøretøyer har igjen blitt et hett problem for alle. For tiden, sammenlignet med tradisjonelle flytende litiumbatterier, solid-state litiumbatteriermed høyere sikkerhet, større energitetthet, lengre batterilevetid og bredere bruksområderansett av industriinnsidere som den fremtidige utviklingsretningen for litiumbatterier. Bedrifter konkurrerer også om layout.
Selv om solid-state litiumbatteriet ikke kan kommersialiseres på kort sikt, har forsknings- og utviklingsprosessen for solid state litiumbatteriteknologi av store selskaper blitt raskere og raskere i det siste, og markedsetterspørselen kan fremme masseproduksjon av solid-state litiumbatterier. oppgi litiumbatteri foran skjema.Denne artikkelen vil analysere utviklingen av solid-state litiumbatteri-markedet og prosessen med å forberede solid-state litiumbatterier, og ta deg med til å utforske automatiseringsmarkedsmulighetene som finnes.
Solid-state litiumbatterier har betydelig bedre energitetthet og termisk stabilitet enn flytende litiumbatterier
De siste årene har den kontinuerlige innovasjonen i nedstrømsapplikasjonsfeltet stilt høyere og høyere krav til litiumbatteriindustrien, og litiumbatteriteknologien har også blitt kontinuerlig forbedret, og beveget seg mot høyere spesifikk energi og sikkerhet.Fra perspektivet til utviklingsveien til litiumbatteriteknologi, har energitettheten som flytende litiumbatterier kan oppnå gradvis nærmet seg grensen, og solid-state litiumbatterier vil være den eneste måten for utvikling av litiumbatterier.
I følge "Technical Roadmap for Energy Saving and New Energy Vehicles" er energitetthetsmålet for strømbatterier 400Wh/kg i 2025 og 500Wh/kg i 2030.For å nå målet om 2030 kan det hende at den eksisterende teknologiruten for flytende litiumbatterier ikke kan påta seg ansvaret. Det er vanskelig å bryte energitetthetstaket på 350Wh/kg, men energitettheten til solid-state litiumbatterier kan lett overstige 350Wh/kg.
Drevet av markedets etterspørsel, legger landet også stor vekt på utviklingen av solid-state litiumbatterier.I "New Energy Vehicle Industry Development Plan (2021-2035)" (Utkast til kommentar) utgitt i desember 2019, foreslås det å styrke forskning og utvikling og industrialisering av solid-state litiumbatterier, og heve solid state litiumbatterier til nasjonalt nivå, som vist i tabell 1.
Tabell 1 Sammenlignende analyse av flytende batterier og solid-state batterier
Ikke bare for nye energikjøretøyer, har energilagringsindustrien et bredt bruksområde
Påvirket av fremme av nasjonal politikk, vil den raske utviklingen av den nye energibilindustrien gi et bredt utviklingsrom for solid-state litiumbatterier.I tillegg er all-solid-state litiumbatterier også anerkjent som en av de nye teknologiretningene som forventes å bryte gjennom flaskehalsen til elektrokjemisk energilagringsteknologi og møte fremtidige utviklingsbehov.Når det gjelder elektrokjemisk energilagring, står litiumbatterier for tiden for 80 % av elektrokjemisk energilagring.Den kumulative installerte kapasiteten for elektrokjemisk energilagring i 2020 er 3269,2MV, en økning på 91 % i forhold til 2019. Kombinert med landets retningslinjer for energiutvikling, etterspørselen etter elektrokjemisk energilagring på brukersiden, fornybar energi netttilknyttede anlegg og andre felt forventes å innlede rask vekst, som vist i figur 1.
Salg og vekst av nye energikjøretøyer fra januar til september 2021 Kumulativ installert kapasitet og vekstrate for kjemiske energilagringsprosjekter i Kina fra 2014 til 2020
Figur 1 Salg og vekst av nye energibiler; kumulativ installert kapasitet og vekstrate for kjemiske energilagringsprosjekter i Kina
Bedrifter fremskynder forsknings- og utviklingsprosessen, og Kina foretrekker generelt oksidsystemer
De siste årene har kapitalmarkedet, batteriselskaper og store bilselskaper begynt å øke forskningsoppsettet til solid-state litiumbatterier, i håp om å dominere konkurransen innen neste generasjons kraftbatteriteknologi.I henhold til den nåværende fremgangen vil det imidlertid ta 5-10 år før hel-solid-state litiumbatterier er modne i vitenskap og produksjonsteknologi før masseproduksjon.Internasjonale mainstream-bilselskaper som Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai, etc. øker sin FoU-investering i solid-state litiumbatteriteknologi; når det gjelder batteriselskaper, fortsetter også CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD, etc. å utvikle seg.
All-solid-state litiumbatterier kan deles inn i tre kategorier i henhold til elektrolyttmaterialer: polymer solid state litiumbatterier, sulfid solid state litiumbatterier og oksid solid state litiumbatterier.Polymer solid-state litiumbatteriet har god sikkerhetsytelse, sulfid solid state litiumbatteriet er enkelt å behandle, og oksid solid state litiumbatteriet har den høyeste ledningsevnen.For tiden foretrekker europeiske og amerikanske selskaper oksid- og polymersystemer; Japanske og koreanske selskaper ledet av Toyota og Samsung er mer opptatt av sulfidsystemer; Kina har forskere i alle tre systemene, og foretrekker generelt oksidsystemer, som vist i figur 2.
Figur 2 Produksjonsoppsettet av solid-state litiumbatterier til batteriselskaper og store bilselskaper
Fra perspektivet til forsknings- og utviklingsfremgang er Toyota anerkjent som en av de mektigste aktørene innen solid-state litiumbatterier i utlandet. Toyota foreslo først relevante utviklinger i 2008 da de samarbeidet med Ilika, et solid-state litiumbatteri oppstart.I juni 2020 har Toyotas elektriske kjøretøyer utstyrt med hel-solid-state litiumbatterier allerede gjennomført kjøretester på testruten.Den har nå nådd stadiet med å innhente data om kjøretøykjøring.I september 2021 kunngjorde Toyota at de ville investere 13,5 milliarder dollar innen 2030 for å utvikle neste generasjons batterier og batteriforsyningskjeder, inkludert solid-state litiumbatterier.Innenlands etablerte Guoxuan Hi-Tech, Qingtao New Energy og Ganfeng Lithium Industry småskala pilotproduksjonslinjer for halvsolide litiumbatterier i 2019.I september 2021 bestod Jiangsu Qingtao 368Wh/kg solid-state litiumbatteri den nasjonale sertifiseringen for sterk inspeksjon, som vist i tabell 2.
Tabell 2 Produksjonsplaner for solid-state batterier for større foretak
Prosessanalyse av oksidbaserte solid-state litiumbatterier, varmpressingsprosess er en ny kobling
Den vanskelige prosesseringsteknologien og høye produksjonskostnadene har alltid begrenset den industrielle utviklingen av solid-state litiumbatterier. Prosessendringene til solid-state litiumbatterier gjenspeiles hovedsakelig i celleforberedelsesprosessen, og deres elektroder og elektrolytter har høyere krav til produksjonsmiljøet, som vist i tabell 3.
Tabell 3 Prosessanalyse av oksidbaserte solid-state litiumbatterier
1. Introduksjon av typisk utstyr – laminering varmpresse
Modellfunksjonsintroduksjon: Lamineringsvarmepressen brukes hovedsakelig i synteseprosessdelen av helsolide litiumbattericeller. Sammenlignet med det tradisjonelle litiumbatteriet er varmpressingsprosessen en ny kobling, og væskeinjeksjonskoblingen mangler. høyere krav.
Automatisk produktkonfigurasjon:
• Hver stasjon må bruke 3~4-akse servomotorer, som brukes til henholdsvis laminering og liming;
• Bruk HMI for å vise varmetemperaturen, varmesystemet trenger et PID-kontrollsystem, som krever en høyere temperatursensor og krever en større mengde;
• Kontrollerens PLS har høyere krav til styringsnøyaktighet og kortere syklusperiode. I fremtiden bør denne modellen utvikles for å oppnå ultra-høyhastighets varmpressende laminering.
Utstyrsprodusenter inkluderer: Xi'an Tiger Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Shenzhen Xuchong Automation Equipment Co., Ltd., Shenzhen Haimuxing Laser Intelligent Equipment Co., Ltd., og Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd.
2. Introduksjon av typisk utstyr – støpemaskin
Modellfunksjonsintroduksjon: Den blandede pulveroppslemmingen tilføres støpehodet gjennom den automatiske matesystemanordningen, og påføres deretter med skraper, rulle, mikrokonkav og andre beleggmetoder i henhold til prosesskravene, og tørkes deretter i tørketunnelen. Basistapen sammen med den grønne kroppen kan brukes til tilbakespoling. Etter tørking kan den grønne kroppen skrelles av og trimmes, og deretter kuttes til bredden spesifisert av brukeren for å støpe et filmmaterialeemne med viss styrke og fleksibilitet.
Automatisk produktkonfigurasjon:
• Servo brukes hovedsakelig for tilbake- og avvikling, utbedring av avvik, og spenningsregulator er nødvendig for å justere spenningen ved tilbake- og avviklingsstedet;
• Bruk HMI for å vise varmetemperatur, varmesystemet trenger PID-kontrollsystem;
• Vifteventilasjonsstrømmen må reguleres av en frekvensomformer.
Utstyrsprodusenter inkluderer: Zhejiang Delong Technology Co., Ltd., Wuhan Kunyuan Casting Technology Co., Ltd., Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd. – Xinbaohua Equipment Branch.
3. Introduksjon av typisk utstyr – sandmølle
Modellfunksjonsintroduksjon: Den er optimert for bruk av bittesmå slipekuler, fra fleksibel dispersjon til ultrahøyenergisliping for effektivt arbeid.
Automatisk produktkonfigurasjon:
• Sandmøller har relativt lave krav til bevegelseskontroll, bruker generelt ikke servoer, men bruker vanlige lavspentmotorer for slipeproduksjonsprosessen;
• Bruk frekvensomformeren til å justere spindelhastigheten, som kan kontrollere slipingen av materialer ved forskjellige lineære hastigheter for å møte de forskjellige kravene til slipefinhet for forskjellige materialer.
Utstyrsprodusenter inkluderer: Wuxi Shaohong Powder Technology Co., Ltd., Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd., og Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.
Innleggstid: 18. mai 2022