Recentemente, o relatório da CCTV de “cobrar por uma hora e ficar na fila por quatro horas” gerou discussões acaloradas. A duração da bateria e as questões de carregamento dos novos veículos energéticos tornaram-se mais uma vez um assunto importante para todos. Atualmente, em comparação com as tradicionais baterias de lítio líquido, as baterias de lítio de estado sólidocom maior segurança, maior densidade de energia, maior vida útil da bateria e campos de aplicação mais amplos sãoamplamente considerado por especialistas da indústria como a futura direção de desenvolvimento das baterias de lítio. As empresas também estão competindo por layout.
Embora a bateria de lítio de estado sólido não possa ser comercializada no curto prazo, o processo de pesquisa e desenvolvimento da tecnologia de bateria de lítio de estado sólido por grandes empresas tem se tornado cada vez mais rápido recentemente, e a demanda do mercado pode promover a produção em massa de bateria sólida de lítio. indique a bateria de lítio antes do previsto.Este artigo analisará o desenvolvimento do mercado de baterias de lítio de estado sólido e o processo de preparação de baterias de lítio de estado sólido, e levará você a explorar as oportunidades de mercado de automação existentes.
As baterias de lítio de estado sólido têm densidade de energia e estabilidade térmica significativamente melhores do que as baterias de lítio líquido
Nos últimos anos, a inovação contínua no campo de aplicação a jusante apresentou requisitos cada vez mais elevados para a indústria de baterias de lítio, e a tecnologia das baterias de lítio também foi continuamente melhorada, avançando em direção a maior energia e segurança específicas.Do ponto de vista do caminho de desenvolvimento da tecnologia de baterias de lítio, a densidade de energia que as baterias de lítio líquidas podem atingir aproximou-se gradualmente do seu limite, e as baterias de lítio de estado sólido serão o único caminho para o desenvolvimento de baterias de lítio.
De acordo com o “Roteiro Técnico para Economia de Energia e Veículos com Novas Energias”, a meta de densidade energética das baterias de potência é de 400Wh/kg em 2025 e 500Wh/kg em 2030.Para atingir a meta de 2030, a rota existente da tecnologia de baterias de lítio líquido pode não ser capaz de arcar com a responsabilidade. É difícil ultrapassar o teto de densidade de energia de 350Wh/kg, mas a densidade de energia das baterias de lítio de estado sólido pode facilmente exceder 350Wh/kg.
Impulsionado pela procura do mercado, o país também atribui grande importância ao desenvolvimento de baterias de lítio de estado sólido.No “Plano de Desenvolvimento da Indústria de Veículos de Nova Energia (2021-2035)” (Rascunho para Comentário) lançado em dezembro de 2019, propõe-se fortalecer a pesquisa, o desenvolvimento e a industrialização de baterias de lítio de estado sólido e aumentar as baterias de lítio de estado sólido para o nível nacional, conforme mostra a Tabela 1.
Tabela 1 Análise comparativa de baterias líquidas e baterias de estado sólido
Não apenas para novos veículos energéticos, a indústria de armazenamento de energia tem amplo espaço de aplicação
Influenciado pela promoção de políticas nacionais, o rápido desenvolvimento da nova indústria de veículos energéticos proporcionará um amplo espaço de desenvolvimento para baterias de lítio de estado sólido.Além disso, as baterias de lítio totalmente em estado sólido também são reconhecidas como uma das direções tecnológicas emergentes que deverão romper o gargalo da tecnologia de armazenamento de energia eletroquímica e atender às necessidades futuras de desenvolvimento.Em termos de armazenamento de energia eletroquímica, as baterias de lítio representam atualmente 80% do armazenamento de energia eletroquímica.A capacidade instalada acumulada de armazenamento de energia eletroquímica em 2020 é de 3.269,2 MV, um aumento de 91% em relação a 2019. Combinada com as diretrizes do país para o desenvolvimento energético, a demanda por armazenamento de energia eletroquímica nas instalações conectadas à rede de energia renovável do lado do usuário e espera-se que outros campos registrem um rápido crescimento, conforme mostrado na Figura 1.
Vendas e crescimento de novos veículos de energia de janeiro a setembro de 2021 Capacidade instalada acumulada e taxa de crescimento de projetos de armazenamento de energia química na China de 2014 a 2020
Figura 1 Vendas e crescimento de novos veículos energéticos; capacidade instalada acumulada e taxa de crescimento de projetos de armazenamento de energia química na China
As empresas aceleram o processo de pesquisa e desenvolvimento, e a China geralmente prefere sistemas de óxido
Nos últimos anos, o mercado de capitais, as empresas de baterias e as principais empresas automobilísticas começaram a aumentar o layout de pesquisa de baterias de lítio de estado sólido, na esperança de dominar a concorrência na tecnologia de baterias de energia de próxima geração.No entanto, de acordo com o progresso atual, levará de 5 a 10 anos para que as baterias de lítio totalmente em estado sólido estejam maduras na ciência e na tecnologia de fabricação antes da produção em massa.As principais empresas automóveis internacionais, como Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai, etc., estão a aumentar o seu investimento em I&D em tecnologia de baterias de lítio de estado sólido; em termos de empresas de baterias, CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD, etc. também continuam a se desenvolver.
As baterias de lítio totalmente em estado sólido podem ser divididas em três categorias de acordo com os materiais eletrolíticos: baterias de polímero de lítio em estado sólido, baterias de lítio em estado sólido de sulfeto e baterias de lítio em estado sólido de óxido.A bateria de lítio de estado sólido de polímero tem bom desempenho de segurança, a bateria de lítio de estado sólido de sulfeto é fácil de processar e a bateria de lítio de estado sólido de óxido tem a mais alta condutividade.Actualmente, as empresas europeias e americanas preferem sistemas de óxidos e polímeros; As empresas japonesas e coreanas lideradas pela Toyota e Samsung estão mais interessadas em sistemas de sulfureto; A China tem pesquisadores em todos os três sistemas e geralmente prefere sistemas de óxido, como mostra a Figura 2.
Figura 2 O layout de produção de baterias de lítio de estado sólido de empresas de baterias e grandes montadoras
Do ponto de vista do progresso em pesquisa e desenvolvimento, a Toyota é reconhecida como um dos players mais poderosos na área de baterias de lítio de estado sólido em países estrangeiros. A Toyota propôs pela primeira vez desenvolvimentos relevantes em 2008, quando cooperou com a Ilika, uma start-up de baterias de lítio de estado sólido.Em junho de 2020, os veículos elétricos da Toyota equipados com baterias de lítio totalmente em estado sólido já realizaram testes de direção na rota de testes.Chegou-se agora à fase de obtenção dos dados de condução dos veículos.Em setembro de 2021, a Toyota anunciou que investiria US$ 13,5 bilhões até 2030 para desenvolver baterias e cadeias de fornecimento de baterias de próxima geração, incluindo baterias de lítio de estado sólido.Internamente, Guoxuan Hi-Tech, Qingtao New Energy e Ganfeng Lithium Industry estabeleceram linhas de produção piloto em pequena escala para baterias de lítio semissólidas em 2019.Em setembro de 2021, a bateria de lítio de estado sólido Jiangsu Qingtao 368Wh/kg passou na forte certificação de inspeção nacional, conforme mostrado na Tabela 2.
Tabela 2 Planos de produção de baterias de estado sólido das principais empresas
Análise de processo de baterias de lítio de estado sólido à base de óxido, processo de prensagem a quente é um novo elo
A difícil tecnologia de processamento e o alto custo de produção sempre restringiram o desenvolvimento industrial de baterias de lítio de estado sólido. As mudanças no processo das baterias de lítio de estado sólido refletem-se principalmente no processo de preparação das células, e seus eletrodos e eletrólitos possuem requisitos mais elevados para o ambiente de fabricação, conforme mostrado na Tabela 3.
Tabela 3 Análise de processo de baterias de lítio de estado sólido à base de óxido
1. Introdução de equipamentos típicos – prensagem a quente de laminação
Introdução à função do modelo: A prensa quente de laminação é usada principalmente na seção do processo de síntese de células de bateria de lítio totalmente sólidas. Comparado com a bateria de lítio tradicional, o processo de prensagem a quente é um novo elo e falta o elo de injeção de líquido. requisitos mais elevados.
Configuração automática do produto:
• Cada estação precisa usar servo motores de 3 a 4 eixos, que são usados para laminação e colagem respectivamente;
• Use HMI para exibir a temperatura de aquecimento, o sistema de aquecimento precisa de um sistema de controle PID, que requer um sensor de temperatura mais alto e requer uma quantidade maior;
• O controlador PLC tem requisitos mais elevados de precisão de controle e período de ciclo mais curto. No futuro, este modelo deverá ser desenvolvido para obter laminação por prensagem a quente em altíssima velocidade.
Os fabricantes de equipamentos incluem: Xi'an Tiger Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Shenzhen Xuchong Automation Equipment Co., Ltd., Shenzhen Haimuxing Laser Intelligent Equipment Co., Ltd., e Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd.
2. Introdução de equipamento típico – máquina de fundição
Introdução da função do modelo: A pasta de pó misturado é fornecida à cabeça de fundição através do dispositivo do sistema de alimentação automática e, em seguida, aplicada por raspador, rolo, micro-côncavo e outros métodos de revestimento de acordo com os requisitos do processo, e depois seca no túnel de secagem. A fita base junto com o corpo verde pode ser usada para rebobinar. Após a secagem, o corpo verde pode ser descascado e aparado e, em seguida, cortado na largura especificada pelo usuário para moldar um material de filme em branco com certa resistência e flexibilidade.
Configuração automática do produto:
• O servo é usado principalmente para rebobinar e desenrolar, retificar desvios, e o controlador de tensão é necessário para ajustar a tensão no local de rebobinamento e desenrolamento;
• Use HMI para exibir a temperatura de aquecimento, o sistema de aquecimento precisa de sistema de controle PID;
• O fluxo de ventilação do ventilador precisa ser regulado por um conversor de frequência.
Os fabricantes de equipamentos incluem: Zhejiang Delong Technology Co., Ltd., Wuhan Kunyuan Casting Technology Co., Ltd., Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd.
3. Introdução de equipamento típico – moinho de areia
Introdução à função do modelo: É otimizado para o uso de pequenos grânulos de moagem, desde dispersão flexível até moagem de energia ultra-alta para um trabalho eficiente.
Configuração automática do produto:
• Os moinhos de areia têm requisitos relativamente baixos para controle de movimento, geralmente não usam servos, mas usam motores comuns de baixa tensão para o processo de produção de lixamento;
• Use o conversor de frequência para ajustar a velocidade do fuso, que pode controlar a retificação de materiais em diferentes velocidades lineares para atender aos diferentes requisitos de finura de retificação de diferentes materiais.
Os fabricantes de equipamentos incluem: Wuxi Shaohong Powder Technology Co., Ltd., Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd. e Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.
Horário da postagem: 18 de maio de 2022