Gần đây, thông tin CCTV “thu phí một giờ và xếp hàng bốn giờ” đã làm dấy lên những cuộc thảo luận sôi nổi. Vấn đề về thời lượng pin và sạc của xe sử dụng năng lượng mới một lần nữa trở thành vấn đề nóng bỏng đối với mọi người. Hiện nay, so với pin lithium lỏng truyền thống, pin lithium thể rắnvới độ an toàn cao hơn, mật độ năng lượng lớn hơn, tuổi thọ pin dài hơn và các lĩnh vực ứng dụng rộng hơnđược nhiều người trong ngành coi là hướng phát triển trong tương lai của pin lithium. Các công ty cũng đang cạnh tranh để bố trí.
Mặc dù pin lithium thể rắn không thể được thương mại hóa trong thời gian ngắn, nhưng quá trình nghiên cứu và phát triển công nghệ pin lithium thể rắn của các công ty lớn gần đây ngày càng nhanh hơn và nhu cầu thị trường có thể thúc đẩy sản xuất hàng loạt pin lithium thể rắn. trạng thái pin lithium trước thời hạn.Bài viết này sẽ phân tích sự phát triển của thị trường pin lithium thể rắn và quá trình chuẩn bị pin lithium thể rắn, đồng thời đưa bạn khám phá các cơ hội thị trường tự động hóa hiện có.
Pin lithium thể rắn có mật độ năng lượng và độ ổn định nhiệt tốt hơn đáng kể so với pin lithium lỏng
Trong những năm gần đây, sự đổi mới liên tục trong lĩnh vực ứng dụng hạ nguồn đã đặt ra yêu cầu ngày càng cao hơn đối với ngành công nghiệp pin lithium, đồng thời công nghệ pin lithium cũng không ngừng được cải tiến, hướng tới năng lượng cụ thể và an toàn cao hơn.Từ góc độ con đường phát triển của công nghệ pin lithium, mật độ năng lượng mà pin lithium lỏng có thể đạt được đã dần đạt đến giới hạn và pin lithium thể rắn sẽ là con đường duy nhất để phát triển pin lithium.
Theo “Lộ trình kỹ thuật cho phương tiện tiết kiệm năng lượng và năng lượng mới”, mục tiêu mật độ năng lượng của pin điện là 400Wh/kg vào năm 2025 và 500Wh/kg vào năm 2030.Để đạt được mục tiêu đến năm 2030, lộ trình công nghệ pin lithium lỏng hiện tại có thể không thể gánh vác trách nhiệm. Rất khó để phá vỡ trần mật độ năng lượng 350Wh/kg, nhưng mật độ năng lượng của pin lithium thể rắn có thể dễ dàng vượt quá 350Wh/kg.
Được thúc đẩy bởi nhu cầu thị trường, nước này cũng rất coi trọng việc phát triển pin lithium thể rắn.Trong “Kế hoạch phát triển ngành công nghiệp phương tiện năng lượng mới (2021-2035)” (Dự thảo lấy ý kiến) được phát hành vào tháng 12 năm 2019, đề xuất tăng cường nghiên cứu phát triển và công nghiệp hóa pin lithium thể rắn, đồng thời nâng cao pin lithium thể rắn cấp quốc gia, như thể hiện trong Bảng 1.
Bảng 1 Phân tích so sánh pin lỏng và pin rắn
Không chỉ dành cho phương tiện sử dụng năng lượng mới, ngành lưu trữ năng lượng còn có không gian ứng dụng rộng rãi
Bị ảnh hưởng bởi việc thúc đẩy các chính sách quốc gia, sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp xe năng lượng mới sẽ mang lại không gian phát triển rộng rãi cho pin lithium thể rắn.Ngoài ra, pin lithium thể rắn cũng được công nhận là một trong những hướng công nghệ mới nổi được kỳ vọng sẽ vượt qua nút thắt về công nghệ lưu trữ năng lượng điện hóa và đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai.Về mặt lưu trữ năng lượng điện hóa, pin lithium hiện chiếm 80% lượng lưu trữ năng lượng điện hóa.Công suất lắp đặt tích lũy của bộ lưu trữ năng lượng điện hóa vào năm 2020 là 3269,2MV, tăng 91% so với năm 2019. Kết hợp với chủ trương phát triển năng lượng của đất nước, nhu cầu lưu trữ năng lượng điện hóa ở phía người sử dụng, các cơ sở kết nối lưới năng lượng tái tạo và các lĩnh vực khác dự kiến sẽ có tốc độ tăng trưởng nhanh chóng, như minh họa trong Hình 1.
Doanh số bán và tăng trưởng của các phương tiện sử dụng năng lượng mới từ tháng 1 đến tháng 9 năm 2021 Công suất lắp đặt tích lũy và tốc độ tăng trưởng của các dự án lưu trữ năng lượng hóa học ở Trung Quốc từ năm 2014 đến năm 2020
Hình 1 Doanh số bán và tăng trưởng của các phương tiện sử dụng năng lượng mới; công suất lắp đặt tích lũy và tốc độ tăng trưởng của các dự án lưu trữ năng lượng hóa học ở Trung Quốc
Các doanh nghiệp đẩy nhanh quá trình nghiên cứu và phát triển và Trung Quốc thường ưa chuộng các hệ thống oxit
Trong những năm gần đây, thị trường vốn, các công ty pin và các công ty ô tô lớn đều bắt đầu tăng cường bố trí nghiên cứu pin lithium thể rắn, với hy vọng chiếm ưu thế trong cuộc cạnh tranh về công nghệ pin năng lượng thế hệ tiếp theo.Tuy nhiên, theo tiến độ hiện nay, pin lithium thể rắn sẽ phải mất 5-10 năm mới trưởng thành về mặt khoa học và công nghệ sản xuất trước khi sản xuất hàng loạt.Các hãng xe hơi quốc tế phổ thông như Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai, v.v. đang tăng cường đầu tư vào R&D vào công nghệ pin lithium thể rắn; xét về các hãng pin, CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD, v.v. cũng đang tiếp tục phát triển.
Pin lithium trạng thái rắn có thể được chia thành ba loại theo vật liệu điện phân: pin lithium trạng thái rắn polymer, pin lithium trạng thái rắn sunfua và pin lithium trạng thái rắn oxit.Pin lithium trạng thái rắn polymer có hiệu suất an toàn tốt, pin lithium trạng thái rắn sunfua dễ xử lý và pin lithium trạng thái rắn oxit có độ dẫn điện cao nhất.Hiện nay, các công ty châu Âu và Mỹ ưa chuộng hệ thống oxit và polyme hơn; Các công ty Nhật Bản và Hàn Quốc do Toyota và Samsung dẫn đầu quan tâm nhiều hơn đến hệ thống sunfua; Trung Quốc có các nhà nghiên cứu ở cả ba hệ thống và nhìn chung thích các hệ thống oxit hơn, như trong Hình 2.
Hình 2 Sơ đồ sản xuất pin lithium thể rắn của các công ty pin và ô tô lớn
Từ góc độ tiến độ nghiên cứu và phát triển, Toyota được công nhận là một trong những công ty mạnh nhất trong lĩnh vực pin lithium thể rắn ở nước ngoài. Toyota lần đầu tiên đề xuất những phát triển liên quan vào năm 2008 khi hợp tác với Ilika, một công ty khởi nghiệp về pin lithium thể rắn.Vào tháng 6 năm 2020, xe điện của Toyota được trang bị pin lithium thể rắn đã thực hiện các bài kiểm tra lái xe trên lộ trình thử nghiệm.Bây giờ nó đã đạt đến giai đoạn thu thập dữ liệu lái xe.Vào tháng 9 năm 2021, Toyota tuyên bố sẽ đầu tư 13,5 tỷ USD vào năm 2030 để phát triển chuỗi cung ứng pin và pin thế hệ tiếp theo, bao gồm cả pin lithium thể rắn.Trong nước, Guoxuan Hi-Tech, Qingtao New Energy và Ganfeng Lithium Industry đã thành lập các dây chuyền sản xuất thí điểm quy mô nhỏ cho pin lithium bán rắn vào năm 2019.Vào tháng 9 năm 2021, pin lithium thể rắn 368Wh/kg Giang Tô Qingtao đã vượt qua chứng nhận kiểm tra nghiêm ngặt cấp quốc gia, như trong Bảng 2.
Bảng 2 Kế hoạch sản xuất pin thể rắn của các doanh nghiệp lớn
Quá trình phân tích pin lithium thể rắn gốc oxit, quá trình ép nóng là một liên kết mới
Công nghệ xử lý khó khăn và chi phí sản xuất cao luôn hạn chế sự phát triển công nghiệp của pin lithium thể rắn. Những thay đổi trong quy trình của pin lithium thể rắn chủ yếu được phản ánh trong quá trình chuẩn bị tế bào, điện cực và chất điện phân của chúng có yêu cầu cao hơn đối với môi trường sản xuất, như trong Bảng 3.
Bảng 3 Phân tích quy trình của pin lithium thể rắn gốc oxit
1. Giới thiệu thiết bị tiêu biểu – ép nóng cán màng
Giới thiệu chức năng mô hình: Máy ép nóng cán màng chủ yếu được sử dụng trong phần quy trình tổng hợp của pin lithium hoàn toàn rắn. So với pin lithium truyền thống, quy trình ép nóng là một liên kết mới và thiếu liên kết phun chất lỏng. yêu cầu cao hơn.
Cấu hình sản phẩm tự động:
• Mỗi trạm cần sử dụng động cơ servo 3~4 trục, được sử dụng để cán màng và dán tương ứng;
• Sử dụng HMI để hiển thị nhiệt độ gia nhiệt, hệ thống gia nhiệt cần hệ thống điều khiển PID, hệ thống này yêu cầu cảm biến nhiệt độ cao hơn và yêu cầu số lượng lớn hơn;
• Bộ điều khiển PLC có yêu cầu cao hơn về độ chính xác điều khiển và chu kỳ ngắn hơn. Trong tương lai, mô hình này sẽ được phát triển để đạt được khả năng cán ép nóng tốc độ cực cao.
Các nhà sản xuất thiết bị bao gồm: Công ty TNHH Sản xuất Thiết bị Cơ điện Xi'an Tiger, Công ty TNHH Thiết bị Tự động hóa Xuchong Thâm Quyến, Công ty TNHH Thiết bị Thông minh Laser Haimuxing Thâm Quyến và Công ty TNHH Công nghệ Bangqi Chuangyuan Thâm Quyến.
2. Giới thiệu thiết bị tiêu biểu – máy đúc
Giới thiệu chức năng mô hình: Bùn bột hỗn hợp được cung cấp cho đầu đúc thông qua thiết bị hệ thống cấp liệu tự động, sau đó được áp dụng bằng máy cạo, con lăn, lõm vi mô và các phương pháp phủ khác theo yêu cầu của quy trình, sau đó sấy khô trong hầm sấy. Có thể sử dụng băng đế cùng với thân màu xanh lá cây để cuộn lại. Sau khi sấy khô, thân màu xanh lá cây có thể được bóc ra và cắt tỉa, sau đó cắt theo chiều rộng do người dùng chỉ định để đúc vật liệu màng trống với độ bền và tính linh hoạt nhất định.
Cấu hình sản phẩm tự động:
• Động cơ servo chủ yếu được sử dụng để cuộn lại và tháo cuộn, điều chỉnh độ lệch và cần có bộ điều khiển độ căng để điều chỉnh độ căng tại nơi cuộn lại và tháo cuộn;
• Sử dụng HMI để hiển thị nhiệt độ gia nhiệt, hệ thống gia nhiệt cần hệ thống điều khiển PID;
• Lưu lượng thông gió của quạt cần được điều chỉnh bằng bộ biến tần.
Các nhà sản xuất thiết bị bao gồm: Công ty TNHH Công nghệ Delong Chiết Giang, Công ty TNHH Công nghệ đúc Vũ Hán Kunyuan, Công ty TNHH Công nghệ cao Fenghua Quảng Đông – Chi nhánh Thiết bị Xinbaohua.
3. Giới thiệu thiết bị tiêu biểu – máy nghiền cát
Giới thiệu chức năng mô hình: Nó được tối ưu hóa cho việc sử dụng các hạt mài nhỏ, từ phân tán linh hoạt đến mài năng lượng cực cao để làm việc hiệu quả.
Cấu hình sản phẩm tự động:
• Máy nghiền cát có yêu cầu tương đối thấp về điều khiển chuyển động, nhìn chung không sử dụng động cơ servo mà sử dụng động cơ điện áp thấp thông thường cho quá trình sản xuất chà nhám;
• Sử dụng bộ biến tần để điều chỉnh tốc độ trục chính, có thể điều khiển quá trình nghiền vật liệu ở các tốc độ tuyến tính khác nhau để đáp ứng các yêu cầu về độ mịn nghiền khác nhau của các vật liệu khác nhau.
Các nhà sản xuất thiết bị bao gồm: Công ty TNHH Công nghệ Bột Vô Tích Shaohong, Công ty TNHH Công nghệ Cơ điện Rujia Thượng Hải và Công ty TNHH Thiết bị Máy móc Đông Quan Nalong.
Thời gian đăng: 18-05-2022