Li-ion batareya yangi texnologiya

Li-ion batareyasi yangi texnologiya: katta tsilindrlarga, uzun yadrolarga va boshqa innovatsion imkoniyatlarga e'tibor qarating

1. Batareyani ishlab chiqish: ultra tez zaryadlash, xavfsizlik va boshqa ko'rsatkichlar asosiy yo'nalishdir; katta tsilindrlarga, uzun hujayralarga va boshqa tizimli innovatsiyalarga e'tibor bering

1.1 Batareyaning ishlash tendentsiyalari: yuqori energiya nisbati, o'ta tez zaryadlash va xavfsizlik va boshqa texnik yo'nalishlarga ega batareya zavodi sxemasi

Ningde Time, BYD va boshqa asosiy akkumulyator zavodlari yuqori energiya nisbati, super tez zaryadlash va batareya xavfsizligi texnologiyalari yo'nalishi bo'yicha yo'lga qo'yiladi va amalga oshirish yo'li tarkibiy innovatsiyalar, moddiy innovatsiyalar va boshqalarni o'z ichiga oladi.

    Etakchi akkumulyator zavodi bo'lgan Ningde Times yuqori energiya nisbati, o'ta tez zaryadlash va haqiqiy xavfsizlik kabi oltita yo'nalishni belgilab berdi va texnologiyalar turlariga tarkibiy innovatsiyalar, moddiy innovatsiyalar va boshqaruv innovatsiyalari kiradi. Ningde Times rasmiy veb-saytiga ko'ra, biz Ningde Times yuqori o'ziga xos energiya, uzoq umr, o'ta tez zaryadlash, haqiqiy xavfsizlik, o'zini o'zi boshqarish kabi tarkibiy innovatsiyalar, moddiy innovatsiyalar va boshqaruv innovatsiyalarining oltita yo'nalishini belgilab berganligini ko'rishimiz mumkin. haroratni nazorat qilish va aqlli boshqaruv. Misol tariqasida o'ta tez zaryadlashni oling, Ningde Time super tez zaryadlash eng tez 5 daqiqadan 80% gacha zaryadlashni anglatadi, tuzilishi jihatidan ko'p gradient qutbli qism va ko'p quloqli usul qabul qilinadi, xususan:① ko'p gradyanli qutb bo'lagi: qutb bo'lagining gözenekli tuzilishining gradient taqsimotini tartibga solish orqali, yuqori porozlik strukturasining yuqori qatlami, yuqori bosimli qattiq zichlik strukturasining pastki qatlami, yuqori energiya zichligining ikki yadrosini mukammal hisobga olgan holda va super tez zaryadlash;② ko'p quloq: ko'p o'lchovli makonni rivojlantirish (2) Ko'p qatlamli: qutb qismining joriy yuk ko'tarish qobiliyatini sezilarli darajada yaxshilaydigan va batareyaning yuqori harorat ko'tarilishining texnik muammosidan o'tib ketadigan ko'p o'lchovli kosmik lug'at texnologiyasini ishlab chiqish 500A to'g'ridan-to'g'ri zaryadlash paytida hujayra.

1.2 Yangi turdagi akkumulyator / tuzilma innovatsiyasi: katta silindrsimon, uzun hujayralar va boshqalar batareya zavodlari uchun muhim tartib yo'nalishlari hisoblanadi.

Biz batareya shaklini, ommaviy ishlab chiqarish jarayonini, ishlash ko'rsatkichini va yirik batareya zavodlarining foydali xususiyatlarini ko'rib chiqdik, ular katta silindrlar va uzun hujayralar kabi yangi akkumulyator shakllarini faol ravishda yotqizmoqda. Misol tariqasida Honeycomb Energy ni olaylik, uning laminatlangan uzun yupqa xujayrasi L600 ning ikkinchi avlodi ishlab chiqishni yakunladi va Q3 2022da ommaviy ishlab chiqarishga erishishi kutilmoqda; ishlash ko'rsatkichi bo'yicha L600 bitta xujayrasining quvvati 196Ah ga oshdi, energiya zichligi 185wh / kg dan ortiq va hajmli energiya zichligi 430wh / L dan ortiq, bu yuqori muvofiqlik, yuqori moslashuvchanlik, yuqori xavfsizlik kabi foydali xususiyatlarga ega. va uzoq umr.

(2) Katta silindrsimon: Tesla, BAK, EVERLIGHT va boshqa akkumulyator zavodlari katta silindrsimon batareyalarni yotqizmoqda. Misol tariqasida Tesla ni oling, 4680 akkumulyatori yuqori nikel katod + silikon uglerod katodli material va elektrodsiz ushlagich texnologiyasini qo'llaydi, energiya zichligi 300 Vt / kg, batareya quvvati joriy 2170 eritmasidan 5 baravar yuqori va chiqish quvvati 6 baravar yuqori. Bundan tashqari, u energiya zichligi, quvvat va zaryadlash samaradorligi bo'yicha afzalliklarga ega.

2. Katta silindrsimon: lazer ilovalari ortishi kutilmoqda; uskunalarning yuqori aniqligi talablari

2.1 Katta silindrsimon batareya: Misol tariqasida Tesla 4680 ni oling, quruq elektrod va elektrodsiz ushlagich kabi texnik yangiliklar e'tiborga loyiqdir.

Qog'ozga ko'ra, 4680 silindrsimon akkumulyator silindrsimon batareyaning 1865 dan 2170 gacha kichikroq strukturaviy innovatsiyasidir. Ilgari ishlatilgan 2170 batareya bilan solishtirganda, 4680 batareya issiqlik ishlab chiqarishni sezilarli darajada kamaytiradi, yuqori energiya zichligi issiqlik tarqalishi muammosini hal qiladi. xujayralar va zaryadlash va tushirishning eng yuqori quvvatini oshiradi, natijada 4680 batareyani 2170 batareyaga qaraganda 5 baravar ko'proq energiya va 6 baravar ko'proq quvvatga aylantiradi, shu bilan birga xarajatlarni 14% ga kamaytiradi va diapazonni 16% ga oshiradi.

Strukturaviy innovatsiyalar va ishlab chiqarish jarayoni nuqtai nazaridan, 4680 oldingi akkumulyatorlar bilan solishtirganda uchta asosiy texnologik yangilikka ega - quruq elektrod jarayoni, quloqsiz (barcha lug'at) va CTC texnologiyasi - bu hujayra ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirishga va ishlashning yaxshilanishiga olib keldi. Misol sifatida lugless texnologiyasini oling, 4680 hujayra dizayni butun kollektorni quloqchalarga aylantiradi, o'tkazuvchan yo'l endi quloqchalarga bog'liq emas va oqim uzatish ushlagichlar bo'ylab ko'ndalang uzatishdan kollektor plastinkasiga uzunlamasına uzatishga o'zgartiriladi. qarshilikni 2 m gacha kamaytiradigan kollektorΩ va 2W dan 0.2W gacha bo'lgan ichki qarshilik sarfi.

2.2 Quruq elektrod jarayoni: an'anaviy ho'l jarayon bilan solishtirganda arzon narx, yadro elektrod formulasi va plyonkali ekstruziya uskunalarida yotadi.

Maksvell quruq elektrod texnologiyasi joriy lityum batareyalar kimyosi va ilg'or yangi elektrod materiallari uchun javob beradi, ishlab chiqarish jarayonida erituvchi ishlatilmaydi va uni rulonli ishlab chiqarishga kengaytirish mumkin va yadro texnologiyasi elektrod formulasi va plyonka hosil qilishdir. ekstruziya uskunalari.

(1) Hieu Duong, Joon Shin va Yudi Yudi tomonidan "Quruq elektrodni qoplash texnologiyasi" qog'oziga ko'ra, Maksvellning quruq elektrod texnologiyasi uch bosqichdan iborat: (i) quruq kukunni aralashtirish, (ii) kukunni yupqa qoplamani shakllantirish, (iii) ) yupqa qoplama va suyuqlik yig'ish presslash, barcha uch bosqichda erituvchi yo'q. Maksvellning quruq elektrod jarayoni joriy lityum-ion batareyalar kimyosiga va ilg'or yangi akkumulyator elektrod materiallariga kengaytirilishi mumkin; Xususan, Maksvellning xususiy quruq jarayoni changni aralashtirish uchun faol materiallar, bog'lovchilar va o'tkazuvchan qo'shimchalarning yakuniy kukun aralashmasini hosil qilish uchun ishlatiladi, ular ekstrude qilinadi va hosil qilish uchun kalenderlanadi. -qoplangan elektrod plyonkasi, uni rulonlarga ham o'rash mumkin. Nihoyat, nozik elektrod qatlami akkumulyator elektrodini hosil qilish uchun kollektor suyuqligi bilan birga bosiladi.

(2) Afzalliklar nuqtai nazaridan, Hieu Duong, Joon Shin va Yudi Yudi tomonidan chop etilgan "Quruq elektrodni qoplash texnologiyasi" qog'oziga ko'ra, Maksvell quruq elektrod jarayoni klassik va ilg'or akkumulyator materiallariga qo'llanilishi va rulonga uzaytirilishi mumkin. -an'anaviy nam elektrodlarga nisbatan g'altak ishlab chiqarish. (3) Yadro texnologiyasi nuqtai nazaridan, Battery World Online ma'lumotlariga ko'ra, Maksvellning quruq elektrod jarayonining asosiy texnologiyasi elektrod formulasi va kino hosil qiluvchi ekstruziya texnologiyasi va uskunalari hisoblanadi.

Bundan tashqari, quruq elektrodlar impulsli lazer va püskürtme cho'kmasi kabi turli usullar bilan amalga oshirilishi mumkin, bu ho'l va Maksvell quruq elektrod jarayonlariga nisbatan qo'shimcha plyonka tavlanish jarayonini talab qiladi. Brandon Ludwig, Zhangfeng Zheng, Wan Shou, Yan Wang & Heng Pan tomonidan "Lityum-ion batareyalar uchun elektrodlarni solventsiz ishlab chiqarish" maqolasiga ko'ra, nam elektrod tayyorlash jarayonidan farqli o'laroq, quruq elektrodlar impulsli lazerli yotqizish orqali ishlab chiqarilishi mumkin. Quruq elektrod jarayoniga impulsli lazer va püskürtmeli cho'kma kabi turli usullar bilan erishish mumkin, bu quritishni talab qilmaydi, lekin pulsli lazer cho'kishidan kelib chiqadigan yuqori harorat tufayli qo'shimcha nozik plyonka tavlanishini talab qiladi. Ushbu maqolada taklif qilingan elektrod tayyorlash jarayoni quyidagicha.

(1) nam elektrod tayyorlash jarayoni① Pasta quyish jarayoni: Lityum batareya elektrodlari metall kollektorga pasta (erituvchi, o'tkazuvchan uglerod va bog'lovchida faol moddani o'z ichiga olgan) quyish orqali amalga oshiriladi. Eng keng tarqalgan bog'lovchi PVDF (NMP erituvchisida oldindan erigan) va hosil bo'lgan atala aralashtiriladi va kollektorga quyiladi, quruq gözenekli elektrod hosil qilish uchun erituvchini bug'lantirish uchun quritilishi kerak. Quritish uzoq vaqt oladi, odatda 120 da 12-24 soatdarajaC. Bundan tashqari, NMP qimmat va ifloslantiruvchi bo'lganligi sababli, quritish jarayonida bug'langan NMPni qayta tiklash uchun qayta tiklash tizimini o'rnatish kerak (katta kapital qo'yilmalar qo'shiladi).

Solvent asosidagi elektrostatik purkagich cho'kishi: Elektrod materiali kollektorga solvent asosidagi elektrostatik purkagich yordamida qo'llaniladi, ya'ni yotqizilgan material nozulda atomizatsiya qilinadi va kollektorga qo'llaniladi; Shu tarzda qurilgan elektrodlar quyma elektrodlarga o'xshash xususiyatlarni namoyish etadi, shu bilan birga vaqt va energiya talab qiladigan intensiv quritish jarayonini talab qiladi (400 ° C da 2 soat).darajaC). Lityum batareyalar, shuningdek, püskürtme texnikasi yordamida ishlab chiqariladi, bu erda har bir elektrod majmuasi NMP asosidagi qoplama yordamida kerakli sirtga püskürtülür, bu hali ham hal qiluvchi bug'lanishini talab qiladi.

(2) Quruq elektrod tayyorlash jarayoni impulsli lazer va püskürtme cho'kmasi kabi turli usullar bilan amalga oshiriladi. Impulsli lazer yotqizish lazerni yotqiziladigan materialni o'z ichiga olgan nishonga qaratish orqali erishiladi va lazer nishonga tegsa, material bug'lanadi va kollektorga yotqiziladi; Hech qanday erituvchi ishlatilmasa ham, cho'ktirilgan plyonka 650-800 haroratga bardosh berishi kerak.darajaC, magnetronning purkash cho'kishi esa kerakli tavlanish haroratini 350 ga kamaytirishi mumkindarajaC. Bu usul quruq hujayra elektrodlarini ishlab chiqarishning vakili, ammo cho'kish tezligi sekin va yuqori haroratli tavlanishni talab qiladi.

Quruq elektrod jarayoni an'anaviy ho'l jarayonga qaraganda arzonroq, asosan mehnat narxi, asbob-uskuna investitsiyalari va zavod maydoni bo'yicha. Brandon Ludwig, Zhangfeng Zheng, Wan Shou, Yan Wang & Heng Pan tomonidan "Lityum-ion batareyalar uchun elektrodlarni solventsiz ishlab chiqarish" qog'oziga ko'ra, masalan, Batareyani loyihalash stsenariysi 1 Masalan, quruq elektrod ishlab chiqarish 21,6% ni tashkil qiladi. Yiliga 100,{10}} hujayra ishlab chiqariladi deb faraz qilingan holda, nam elektrod ishlab chiqarishga qaraganda, to'g'ridan-to'g'ri mehnat, asbob-uskunalar narxi va zavod maydoni mos ravishda 14,2% va 13,1% kamroq.

2.3 Lugless (all-lug) texnologiyasi: batareyaning ichki qarshiligini pasaytiradi, lazerli payvandlash hajmini ko'taradi, uskunaning yuqori aniqligi talablari

(barcha quloq) texnologiyasi batareyaning qarshiligini va ichki qarshilik sarfini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Yulong Chjaoning "Power Battery 4680 Full Lug Technology Scan" qog'oziga ko'ra: 1) An'anaviy silindrsimon batareya: musbat va salbiy mis folga va alyuminiy folga diafragma yig'iladi va o'raladi va misning har bir uchida hidoyat sim (lug) payvandlanadi. elektrodni boshqarish uchun folga va alyuminiy folga. (2) 4680 akkumulyatori: butun kollektor quloqqa aylantiriladi, o'tkazuvchanlik yo'li endi ushlagichga bog'liq emas, oqim kollektorning bo'ylama uzatilishiga kollektorning bo'ylama uzatilishiga o'tkaziladi. uzunligi 1860 yoki 2170 mis folga uzunligining 800-1000 mm dan o'zgartiriladi Butun o'tkazgich uzunligi 800-1000 mm 1860 yoki 2170 mis folga uzunligidan 80 mm ga (hujayra balandligi) o'zgartiriladi, bu esa qarshilikni kamaytiradi. 2 m gachaΩ va 2W dan 0.2W gacha bo'lgan ichki qarshilik iste'moli, kichikroq tartib.

Strukturaviy dizayn xususiyatlari: katakchaning bir uchida lug'atning aloqa / o'tkazuvchan maydoni kollektorga teng / kattaroqdir. GaoGong Lithium rasmiy WeChat davlat raqami tomonidan keltirilgan Teslaning "lug'asiz" patentiga ko'ra, u kamida bitta elektrodni ushlagichsiz batareya o'rnatish moslamasi sifatida tasvirlaydi, xususan: 1) Yadroning pastki darajasi: kollektorning uchi oq rangda qoldiriladi va qoplanmagan. ijobiy/salbiy materiallar bilan, bu erda kollektor qismini umumlashtirilgan lug'a sifatida tushunish mumkin, Tesla "Tushsiz" dizaynning kaliti shundan iboratki, tishli o'tkazuvchanlik maydoni kollektor bilan, hatto bo'g'in bilan aloqa qilish maydoni va o'tkazuvchanlik maydoni bilan mutlaqo bir xil bo'ladi. qopqoqning diversifikatsiyalangan strukturasi dizayni orqali kollektor o'tkazuvchanligi maydonidan kattaroqdir; 2) yadroning yuqori darajasi: agar lug eritmasi bo'lmagan faqat bitta elektrod ishlatilsa, yuqori uchi hali ham 18650, 21700 yadro dizayni bilan bir xil bo'ladi. Patent tahliliga ko'ra, lugless ulanishning faqat bitta uchi ichki qarshilikni 5 barobar kamaytirish effektiga erishishi mumkin.

(1) Ishlab chiqarish jarayoni: Automotive Home-da keltirilgan Automotive Materials Network rasmiy WeChat ommaviy raqamiga ko'ra, induksion ushlagichlar uchun ikkita ishlab chiqarish jarayoni mavjud, ya'ni avval kesish va keyin o'rash, birinchi o'rash va keyin lazerli o'rash. kesish, xususan:① Avval kesish va keyin o'rash: aniq hisoblash orqali material o'rashdan oldin ko'p qismlarga bo'linadi. O'rash oldindan belgilangan energiyaga yetganda, payvandlash amalga oshiriladi. O'rashdan keyin lazer bilan kesish: material kengligi va o'lchamidan qat'i nazar, to'g'ridan-to'g'ri o'raladi va lazer bilan kesish yuqori aniqlikni talab qiladigan oldindan belgilangan energiyaga yetgandan so'ng ortiqcha materialda amalga oshiriladi.

(2) Uskunaga qo'yiladigan talablar: Auto House va GaoGong Lithium WeChat davlat raqami ma'lumotlariga asoslanib, Automotive Materials Network rasmiy WeChat davlat raqamiga ko'ra, ishlab chiqarish uskunalari nuqtai nazaridan, bo'lmagan texnologiyalar ostida uchta jihatda katta o'zgarishlar mavjud. -polar lug (butun qutbli lug), xususan:① qoplama jarayoni: to'liq qutbli lug'atning ma'lum egri shakli uskunaning aniqligi uchun yuqori talablarni keltirib chiqaradi va tashqi halqadagi oq bo'shliq ichki halqadagi oq bo'shliqdan ko'proq va ko'proq bo'ladi;② kesish uskunalari: lazerli kesish jarayoniga qo'yiladigan talablar yuqoriroq. (2) kesish uskunalari: lazerli kesish jarayoni uchun yuqori talablar va material qatlamidagi bo'shliqlar notekis chiqib ketish qirralari tufayli mos keladi; (3) lazerli payvandlash: 21700 ga nisbatan barcha quloqlarni lazerli nuqta payvandlashda payvandlangan bo'g'inlar soni 21700 ga nisbatan besh martadan ko'proq oshdi. Xususan, payvandlash jarayoniga ko'ra, masalan, Zhao Yulong qog'oziga ko'ra, "Quvvat batareyasi 4680 to'liq" lug texnologiyasini skanerlash" mazmuni, to'liq lug'at va kollektor plitasi yoki qobiq ulanishi, lazerli payvandlash texnologiyasi talablari yuqori, xususan, an'anaviy ikkita lug'li nuqtali payvandlashdan to'liq lug'at sirtini payvandlashgacha, payvandlash jarayoni va payvandlash hajmi ko'proq bo'ldi, lazer intensivligi. va fokus uzunligini nazorat qilish oson emas, yadroning ichki qismiga kuygan yoki payvandlash yo'q orqali payvandlash oson; Bundan tashqari, ba'zi kompaniyalar joriy kollektor uchun patentlarni payvandlashdan ko'ra press-fitdan foydalanishni taklif qilishadi.

Biz Tesla kompaniyasining CTC texnologiyasini misol qilib olamiz va uni quyidagicha tahlil qilamiz: 1) To'rt moduldan iborat bo'lgan 2170 akkumulyator to'plamidan farqli o'laroq, 4680 batareya to'plami CTC texnologiyasini qabul qiladi va batareya to'plami avtomobilning asosiy plitasi sifatida ishlaydi. InsideEVs rasmiy veb-saytiga ko'ra, 2021 yil oktyabr oyida Giga Berlin zavod safarida ko'rsatilgan yangi Model Y strukturasidagi akkumulyatorlar to'plamining ko'ndalang ko'rinishidan 4680 batareya to'plami modul dizaynini to'g'ridan-to'g'ri yo'q qiladi va CTC texnologiyasini qabul qiladi, u zich joylashgan. avtomobil shassisi, ya'ni 4680 akkumulyatorlar to'plami bilan jihozlangan Model Y ning pastki qismi ichi bo'sh bo'lib, batareya to'plami korpusning pastki qismi sifatida ishlaydi. Batareya to'plami korpusning pastki qismi sifatida xizmat qiladi. Aksincha, Y modelidagi 2170 akkumulyatori to'rtta modulga ega - ikkita qisqa modul va ikkita uzun modul. Va bizning aerokosmik lityum kompaniyamiz ham katta silindrsimon batareya texnologiyasiga asoslangan bo'lib, u uzoqdagi etakchi hisoblanadi:http://www.optimum-china.com