Li-ion akumulators jauna tehnoloģija

Litija jonu akumulatoru jaunā tehnoloģija: koncentrējieties uz lieliem cilindriem, gariem serdeņiem un citām inovācijas iespējām

1. Akumulatora attīstība: galvenais virziens ir īpaši ātra uzlāde, drošība un cita veiktspēja; koncentrēties uz lieliem cilindriem, garām šūnām un citiem strukturāliem jauninājumiem

1.1 Akumulatora veiktspējas tendences: akumulatora rūpnīcas izkārtojums ar augstu enerģijas attiecību, īpaši ātra uzlāde un drošība un citi tehniskie virzieni

Ningde Time, BYD un citas galvenās akumulatoru rūpnīcas ir vērstas uz augstu enerģijas attiecību, īpaši ātru uzlādi un akumulatoru drošības tehnoloģijām, un realizācijas ceļš ietver strukturālus jauninājumus, materiālu inovācijas utt.

    Ningde Times, vadošā akumulatoru rūpnīca, ir izstrādājusi sešus virzienus, piemēram, augstu enerģijas attiecību, īpaši ātru uzlādi un patiesu drošību, un tehnoloģiju veidi ietver strukturālus jauninājumus, materiālu inovācijas un vadības inovācijas. Saskaņā ar Ningde Times oficiālo vietni mēs redzam, ka Ningde Times ir izstrādājis sešus strukturālo inovāciju, materiālu inovāciju un pārvaldības inovāciju virzienus, kas ir augsta īpatnējā enerģija, ilgs kalpošanas laiks, īpaši ātra uzlāde, patiesa drošība, pašnodarbinātība. kontrolēt temperatūru un inteliģentu vadību. Ņemiet par piemēru īpaši ātro uzlādi, Ningde Time īpaši ātrā uzlāde attiecas uz ātrāko uzlādi no 5 minūtēm līdz 80%; struktūras ziņā tiek izmantota vairāku gradientu staba daļa un vairāku ausu metode, jo īpaši:① vairāku gradientu polu gabals: regulējot polu porainās struktūras gradienta sadalījumu, augšējo slāni ar augstu porainību, apakšējo augsta spiediena cietā blīvuma struktūras slāni, lieliski ņemot vērā augsta enerģijas blīvuma divkodolu un super ātra uzlāde;② multi-ear: daudzdimensiju telpas attīstīšana (2) Daudzslāņu: daudzdimensiju kosmosa uzgaļu tehnoloģijas izstrāde, kas ievērojami uzlabo staba daļas strāvu nestspēju un izlaužas cauri akumulatora augstās temperatūras paaugstināšanās tehniskajam sašaurinājumam. 500A tiešās uzlādes laikā.

1.2. Jauna veida akumulatoru/struktūras inovācija: lielas cilindriskas, garas šūnas utt. ir svarīgi akumulatoru rūpnīcu izkārtojuma norādījumi.

Mēs izpētījām akumulatoru formu, masveida ražošanas progresu, veiktspējas indeksu un izdevīgākos raksturlielumus lielākajām akumulatoru rūpnīcām, kuras aktīvi izvieto jaunas akumulatoru formas, piemēram, lielus cilindrus un garus elementus. Ņemiet par piemēru Honeycomb Energy, tās laminētās garās plānas šūnas L600 otrās paaudzes izstrāde ir pabeigta, un sagaidāms, ka tā sasniegs masveida ražošanu Q3 2022; Runājot par veiktspējas indeksu, L600 vienas šūnas jauda ir palielinājusies līdz 196Ah, enerģijas blīvums ir lielāks par 185wh/kg un tilpuma enerģijas blīvums ir lielāks par 430wh/l, kam ir tādas izdevīgas īpašības kā augsta savietojamība, augsta pielāgošanās spēja, augsta drošība. un ilgs mūžs.

(2) Liels cilindrisks: Tesla, BAK, EVERLIGHT un citas akumulatoru rūpnīcas izliek lielas cilindriskas baterijas. Ņemiet par piemēru Tesla, 4680 akumulators izmanto augstu niķeļa katoda + silīcija oglekļa katoda materiālu un bezelektrodu uzgaļu tehnoloģiju ar enerģijas blīvumu 300 Wh/kg, akumulatora jauda ir 5 reizes lielāka nekā pašreizējais 2170 risinājums, un izejas jauda ir 6 reizes augstāks. Turklāt tam ir priekšrocības enerģijas blīvuma, jaudas un uzlādes efektivitātes ziņā.

2. Liels cilindrisks: paredzams, ka palielināsies lāzera lietojumu skaits; augstas aprīkojuma precizitātes prasības

2.1. Liels cilindrisks akumulators: ņemiet vērā, piemēram, Tesla 4680, tehniskie jauninājumi, piemēram, sausais elektrods un bezelektrodu izciļņa, ir uzmanības vērti.

Saskaņā ar dokumentu 4680 cilindriskais akumulators ir papildu strukturāls jauninājums cilindriskajam akumulatoram no mazākā 1865 līdz 2170. Salīdzinot ar iepriekš izmantoto 2170 akumulatoru, 4680 akumulators ievērojami samazina siltuma veidošanos, atrisina siltuma izkliedes problēmu ar augstu enerģijas blīvumu. šūnas, un palielina uzlādes un izlādes maksimālo jaudu, galu galā padarot 4680 akumulatoru 5 reizes vairāk enerģijas un 6 reizes vairāk jaudas nekā 2170 akumulatoram, vienlaikus samazinot izmaksas par 14% un palielinot diapazonu par 16%.

Runājot par strukturālo jauninājumu un ražošanas procesu, 4680 ir trīs galvenie tehnoloģiskie jauninājumi, salīdzinot ar iepriekšējiem akumulatoriem - sauso elektrodu process, bezizciļņa (visas cilpas) un CTC tehnoloģija -, kuru rezultātā ir samazinātas šūnu ražošanas izmaksas un lielāki veiktspējas uzlabojumi. Ņemiet par piemēru bezizciļņu tehnoloģiju, 4680 šūnu dizains pārvērš visu kolektoru par izciļņiem, vadošais ceļš vairs nav atkarīgs no izciļņiem, un strāvas pārvade tiek mainīta no šķērsvirziena pārvades gar izciļņiem uz kolektora plāksni uz garenisko transmisiju. kolektors, kas samazina pretestību līdz 2mΩ un iekšējās pretestības patēriņš no 2W līdz 0.2W.

2.2 Sausais elektrodu process: zemas izmaksas salīdzinājumā ar tradicionālo mitro procesu, kodols ir elektrodu formulēšanā un plēves ekstrūzijas iekārtās

Maxwell sauso elektrodu tehnoloģija ir piemērota pašreizējai litija akumulatoru ķīmijai un progresīviem jauniem elektrodu materiāliem, ražošanas procesā netiek izmantots šķīdinātājs, un to var attiecināt uz ražošanu no ruļļa uz ruļļa, un galvenā tehnoloģija ir elektrodu formulēšana un plēves veidošana. ekstrūzijas iekārtas.

(1) Saskaņā ar Hieu Duong, Joon Shin & Yudi Yudi dokumentu "Dry Electrode Coating Technology", Maksvela sauso elektrodu tehnoloģija sastāv no trim posmiem: (i) sausā pulvera sajaukšanas, (ii) pulvera uz plānas pārklājuma formēšana, (iii) ) plāns pārklājums un šķidruma savākšanas presēšana, visos trīs posmos nav šķīdinātāju. Maksvela sauso elektrodu process ir pielāgojams pašreizējai litija jonu akumulatoru ķīmijai un progresīviem jauniem akumulatora elektrodu materiāliem; jo īpaši, Maxwell patentētais sausais process tiek izmantots, lai sajauktu pulveri, lai izveidotu aktīvo materiālu, saistvielu un vadošu piedevu galīgo pulvera maisījumu, kas tiek ekstrudēts un kalandrēts, lai izveidotu pulvera maisījumu, lai izveidotu nepārtrauktu, pašnesošu sausu maisījumu. -pārklāta elektrodu plēve, ko var arī satīt ruļļos. Visbeidzot, plānais elektroda slānis tiek nospiests kopā ar kolektora šķidrumu, lai izveidotu akumulatora elektrodu.

(2) Runājot par priekšrocībām, saskaņā ar Hieu Duong, Joon Shin un Yudi Yudi dokumentu "Dry Electrode Coating Technology" Maxwell sauso elektrodu procesu var izmantot klasiskajiem un uzlabotajiem akumulatoru materiāliem, un to var attiecināt arī uz ruļļiem. -spolu ražošana salīdzinājumā ar tradicionālajiem mitrajiem elektrodiem. (3) Runājot par pamattehnoloģiju, saskaņā ar Battery World Online teikto, Maksvela sauso elektrodu procesa galvenā tehnoloģija ir elektrodu formulēšana un plēvi veidojoša ekstrūzijas tehnoloģija un aprīkojums.

Turklāt sausos elektrodus var realizēt ar dažādām metodēm, piemēram, impulsu lāzeru un izsmidzināšanu, kas prasa papildu plēves atkausēšanas procesu, salīdzinot ar mitro un Maksvela sauso elektrodu procesiem. Saskaņā ar Brendona Ludviga, Džanfenga Ženga, Van Šū, Jana Vanga un Heng Pana rakstu “Litija jonu akumulatoru elektrodu ražošana bez šķīdinātājiem”, atšķirībā no mitrā elektrodu sagatavošanas procesa, sausos elektrodus var izgatavot ar impulsa lāzera uzklāšanu. Sauso elektrodu procesu var panākt ar dažādām metodēm, piemēram, ar impulsa lāzeru un izsmidzināšanu, kas neprasa žāvēšanu, bet prasa papildu plānās kārtiņas atlaidināšanu augstās temperatūras dēļ, ko rada impulsa lāzera uzklāšana. Šajā rakstā piedāvātais elektrodu sagatavošanas process ir šāds.

(1) Mitrā elektroda sagatavošanas process① Pastas liešanas process: Litija bateriju elektrodi tiek izgatavoti, uz metāla kolektora uzlejot pastu (kas satur aktīvo materiālu šķīdinātājā, vadošā oglekli un saistvielu). Visizplatītākā saistviela ir PVDF (iepriekš izšķīdināts šķīdinātājā NMP), un iegūtā virca tiek sajaukta un uzlieta uz kolektora, kas jāizžāvē, lai šķīdinātājs iztvaikotu, lai iegūtu sausu porainu elektrodu. Žāvēšana ilgst ilgu laiku, parasti 12-24 stundas pie 120 grādiemgrādsC. Turklāt, tā kā NMP ir dārgs un piesārņojošs, ir jāuzstāda reģenerācijas sistēma, lai žāvēšanas procesā atgūtu iztvaicēto NMP (pievienojot ievērojamus kapitālieguldījumus).

Elektrostatiskā izsmidzināšana uz šķīdinātāja bāzes: elektrodu materiāls tiek uzklāts uz kolektora, izmantojot uz šķīdinātāju bāzes elektrostatisko izsmidzināšanu, ti, nogulsnētais materiāls tiek izsmidzināts sprauslā un tiek uzklāts uz kolektora; šādi konstruētiem elektrodiem ir līdzīgas īpašības kā vircas lietajiem elektrodiem ar līdzīgu trūkumu, jo ir nepieciešams intensīvs žāvēšanas process, kas prasa arī laiku un enerģiju (2 stundas pie 400 grādiemgrādsC). Litija baterijas tiek ražotas arī, izmantojot izsmidzināšanas metodi, kur katrs elektrodu komplekts tiek izsmidzināts uz vēlamās virsmas, izmantojot NMP bāzes pārklājumu, kam joprojām ir nepieciešama šķīdinātāja iztvaicēšana.

(2) Sauso elektrodu sagatavošanas process tiek panākts ar dažādām metodēm, piemēram, impulsa lāzeru un izsmidzināšanu. Impulsa lāzera uzklāšana tiek panākta, fokusējot lāzeru uz mērķi, kas satur nogulsnējamo materiālu, un, tiklīdz lāzers sasniedz mērķi, materiāls iztvaiko un tiek nogulsnēts uz kolektora; lai gan netiek izmantots šķīdinātājs, uzklātajai plēvei ir jāiztur temperatūra 650-800grādsC, savukārt magnetrona izsmidzināšana var samazināt nepieciešamo atlaidināšanas temperatūru līdz 350grādsC. Šī metode ir raksturīga sauso šūnu elektrodu izgatavošanai, taču nogulsnēšanās ātrums ir lēns un prasa atkvēlināšanu augstā temperatūrā.

Sauso elektrodu process ir lētāks nekā tradicionālais mitrais process, galvenokārt darbaspēka izmaksu, aprīkojuma ieguldījumu un rūpnīcas platības ziņā. Saskaņā ar rakstu "Litija jonu akumulatoru elektrodu ražošana bez šķīdinātājiem", piemēram, Brendons Ludvigs, Džanfens Žens, Van Šou, Jaņs Vans un Hengs Pans, piemēram, Battery Design Scenario 1 Piemēram, sauso elektrodu ražošana ir 21,6%. , attiecīgi par 14,2% un 13,1% mazāk tiešā darbaspēka, aprīkojuma izmaksu un rūpnīcas platības nekā slapjo elektrodu ražošana, pieņemot, ka gadā tiek saražoti 100,{10}} elementi.

2.3 Bezizciļņu tehnoloģija: samazina akumulatora iekšējo pretestību, palielina lāzera metināšanas apjomu, augstas iekārtas precizitātes prasības

(visu ausu) tehnoloģija var ievērojami samazināt akumulatora pretestību un iekšējās pretestības patēriņu. Saskaņā ar Yulong Zhao dokumentu "Power Battery 4680 Full Lug Technology Scan": 1) Tradicionāls cilindrisks akumulators: pozitīvā un negatīvā vara folija un alumīnija folijas diafragma ir sakrautas un uztītas, un virzošais vads (izciļņa) ir metināts katrā vara galā. foliju un alumīnija foliju, lai vadītu elektrodu. (2) 4680 akumulators: viss kolektors tiek pārvērsts par izciļņu, vadošais ceļš vairs nav atkarīgs no izciļņa, strāva tiek pārnesta no šķērseniskās transmisijas gar izciļņu uz kolektoru uz kolektora garenisko transmisiju, viss vadošais garums ir mainīts no 800-1000mm no 1860 vai 2170 vara folijas garuma uz Viss vadošais garums ir mainīts no 800-1000mm no 1860 vai 2170 vara folijas garuma uz 80 mm (šūnas augstums), kas samazina pretestību līdz 2mΩ un iekšējās pretestības patēriņš no 2 W līdz 0.2 W, kas ir par lielumu mazāks.

Strukturālās konstrukcijas iezīmes: cilpas kontakta/vadīšanas laukums vienā šūnas galā ir vienāds/lielāks par kolektoru. Saskaņā ar GaoGong Lithium oficiālo WeChat publisko numuru citēts Tesla patents bez spraudņiem, tas apraksta vismaz vienu elektrodu kā akumulatora stiprinājumu bez spraudņiem, konkrēti: 1) kodola apakšējais līmenis: kolektora gals ir atstāts balts un nav pārklāts. ar pozitīviem/negatīviem materiāliem, kur kolektora daļu var saprast kā vispārinātu izciļņu, Tesla "Bezizciļņa" dizaina atslēga ir tāda, ka cilpas vadīšanas laukums ir tieši tāds pats kā kolektoram vai pat uzgaļa kontakta laukums un vadīšanas laukums ir lielākas par kolektora vadīšanas laukumu, izmantojot vāka daudzveidīgu konstrukcijas dizainu; 2) serdes augšējais līmenis: ja tiek izmantots tikai viens elektrods bez uzgaļa šķīduma, augšējais gals joprojām ir tāds pats kā 18650, 21700 serdeņa dizains. Saskaņā ar patentu analīzi tikai viens bezizciļņa savienojuma gals var sasniegt iekšējās pretestības samazināšanos 5 reizes.

(1) Ražošanas process: saskaņā ar Automotive Materials Network oficiālo WeChat publisko numuru, kas minēts izdevumā Automotive Home, indukcijas izciļņiem ir divi ražošanas procesi, ti, vispirms tiek veikta griešana un pēc tam uztīšana, un vispirms uztīšana un pēc tam lāzera presēšana. griešana, īpaši:① Vispirms griešana un pēc tam uztīšana: veicot precīzu aprēķinu, materiāls pirms uztīšanas tiek sagriezts daudzās daļās. Kad tinums sasniedz iepriekš iestatīto enerģiju, tiek veikta metināšana. Lāzera griešana pēc uztīšanas: materiāls tiek uztīts tieši neatkarīgi no platuma un izmēra, un liekā materiāla lāzergriešana tiek veikta pēc iepriekš iestatītās enerģijas sasniegšanas, kas prasa augstu precizitāti.

(2) Prasības aprīkojumam: saskaņā ar Automotive Materials Network oficiālo WeChat publisko numuru, atsaucoties uz informāciju par Auto House un GaoGong Lithium WeChat publisko numuru, no ražošanas aprīkojuma viedokļa ir būtiskas izmaiņas trīs aspektos saistībā ar tehnoloģiju, kas nav saistīta ar -polārais uzgalis (vispolārais izciļņa), konkrēti:① pārklāšanas process: noteiktā visu polāro izciļņu izliektā forma rada augstākas prasības aprīkojuma precizitātei, un ārējā gredzena baltā vieta būs arvien lielāka nekā iekšējā gredzena baltā vieta;② griešanas iekārtas: prasības lāzera griešanas procesam ir augstākas. (2) griešanas aprīkojums: augstākas prasības lāzera griešanas procesam un materiāla slāņa atstarpes nevienmērīgu griešanas malu dēļ; (3) Lāzermetināšana: metināto savienojumu skaits visu uzgaļu lāzera punktmetināšanā ir palielināts vairāk nekā piecas reizes, salīdzinot ar 21700. Konkrēti, saskaņā ar metināšanas procesu, piemēram, saskaņā ar Zhao Yulong dokumentu "Power Battery 4680 full izciļņa tehnoloģijas skenēšana" saturs, pilnas uzgaļa un kolektora plāksnes vai apvalka savienojums, lāzermetināšanas tehnoloģijas prasības ir augstākas, jo īpaši, no tradicionālās divu izciļņu punktmetināšanas līdz pilnas cilpas virsmas metināšanai, metināšanas process un metināšanas apjoms ir kļuvis lielāks, lāzera intensitāte un fokusa attālumu nav viegli kontrolēt, viegli metināms cauri sadedzināts līdz serdeņa iekšpusei vai nav metināšanas;. Turklāt daži uzņēmumi piedāvā izmantot presēšanas, nevis metināšanas patentus pašreizējam kolektoram.

Mēs ņemam Tesla CTC tehnoloģiju kā piemēru un analizējam to šādi: 1) Atšķirībā no 2170 akumulatora bloka, kas sastāv no četriem moduļiem, 4680 akumulatoru komplekts izmanto CTC tehnoloģiju, un akumulators darbojas kā transportlīdzekļa pamatplāksne. Saskaņā ar InsideEVs oficiālo vietni, no jaunā modeļa Y struktūras akumulatora šķērsgriezuma skata, kas tika parādīts Giga Berlin rūpnīcas ekskursijā 2021. gada oktobrī, 4680 akumulatoru komplekts tieši novērš moduļa dizainu un izmanto CTC tehnoloģiju, kas ir blīvi izvietota transportlīdzekļa šasija, ti, Y modeļa apakšdaļa, kas aprīkota ar 4680 akumulatoru bloku, ir izdobta, un akumulators darbojas kā korpusa apakšdaļa. Akumulators kalpo kā korpusa apakšdaļa. Turpretim modeļa Y akumulatoram 2170 ir četri moduļi - divi īsie moduļi un divi garie moduļi. Un mūsu aviācijas un kosmosa litija uzņēmums ir balstīts arī uz lielu cilindrisku akumulatoru tehnoloģiju, kas ir arī attāls līderis:http://www.optimum-china.com