Baru-baru ini, laporan CCTV "mengecas selama satu jam dan beratur selama empat jam" telah mencetuskan perbincangan hangat.Hayat bateri dan isu pengecasan kenderaan tenaga baharu sekali lagi menjadi isu hangat untuk semua orang.Pada masa ini, berbanding dengan bateri litium cecair tradisional, bateri litium keadaan pepejaldengan keselamatan yang lebih tinggi, ketumpatan tenaga yang lebih besar, hayat bateri yang lebih lama, dan medan aplikasi yang lebih luasdianggap secara meluas oleh orang dalam industri sebagai hala tuju pembangunan masa depan bateri litium.Syarikat juga bersaing untuk susun atur.
Walaupun bateri litium keadaan pepejal tidak dapat dikomersialkan dalam jangka pendek, proses penyelidikan dan pembangunan teknologi bateri litium keadaan pepejal oleh syarikat-syarikat besar semakin pantas dan pantas baru-baru ini, dan permintaan pasaran mungkin menggalakkan pengeluaran besar-besaran pepejal- nyatakan bateri litium lebih awal daripada jadual.Artikel ini akan menganalisis perkembangan pasaran bateri litium keadaan pepejal dan proses penyediaan bateri litium keadaan pepejal, dan membawa anda meneroka peluang pasaran automasi yang wujud.
Bateri litium keadaan pepejal mempunyai ketumpatan tenaga dan kestabilan terma yang jauh lebih baik daripada bateri litium cecair
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, inovasi berterusan dalam bidang aplikasi hiliran telah mengemukakan keperluan yang lebih tinggi dan lebih tinggi untuk industri bateri litium, dan teknologi bateri litium juga telah dipertingkatkan secara berterusan, bergerak ke arah tenaga dan keselamatan khusus yang lebih tinggi.Dari perspektif laluan pembangunan teknologi bateri litium, ketumpatan tenaga yang boleh dicapai oleh bateri litium cecair telah menghampiri hadnya secara beransur-ansur, dan bateri litium keadaan pepejal akan menjadi satu-satunya cara untuk pembangunan bateri litium.
Menurut "Pelan Hala Tuju Teknikal untuk Penjimatan Tenaga dan Kenderaan Tenaga Baharu", sasaran ketumpatan tenaga bateri kuasa ialah 400Wj/kg pada 2025 dan 500Wj/kg pada 2030.Untuk mencapai matlamat 2030, laluan teknologi bateri litium cecair sedia ada mungkin tidak dapat memikul tanggungjawab tersebut.Sukar untuk memecahkan siling ketumpatan tenaga 350Wh/kg, tetapi ketumpatan tenaga bateri litium keadaan pepejal boleh dengan mudah melebihi 350Wh/kg.
Didorong oleh permintaan pasaran, negara juga sangat mementingkan pembangunan bateri litium keadaan pepejal.Dalam "Pelan Pembangunan Industri Kenderaan Tenaga Baharu (2021-2035)" (Draf untuk Komen) yang dikeluarkan pada Disember 2019, adalah dicadangkan untuk mengukuhkan penyelidikan dan pembangunan serta perindustrian bateri litium keadaan pepejal, dan meningkatkan bateri litium keadaan pepejal ke peringkat kebangsaan, seperti ditunjukkan dalam Jadual 1.
Jadual 1 Analisis perbandingan bateri cecair dan bateri keadaan pepejal
Bukan sahaja untuk kenderaan tenaga baharu, industri penyimpanan tenaga mempunyai ruang aplikasi yang luas
Dipengaruhi oleh promosi dasar negara, perkembangan pesat industri kenderaan tenaga baharu akan menyediakan ruang pembangunan yang luas untuk bateri litium keadaan pepejal.Di samping itu, bateri litium semua keadaan pepejal juga diiktiraf sebagai salah satu arah teknologi baru muncul yang dijangka dapat menembusi kesesakan teknologi penyimpanan tenaga elektrokimia dan memenuhi keperluan pembangunan masa hadapan.Dari segi penyimpanan tenaga elektrokimia, bateri litium pada masa ini menyumbang 80% daripada simpanan tenaga elektrokimia.Kapasiti terkumpul terpasang storan tenaga elektrokimia pada tahun 2020 ialah 3269.2MV, peningkatan sebanyak 91% berbanding 2019. Digabungkan dengan garis panduan negara untuk pembangunan tenaga, permintaan untuk storan tenaga elektrokimia di bahagian pengguna, kemudahan yang berkaitan dengan grid tenaga boleh diperbaharui dan bidang lain dijangka membawa pertumbuhan pesat, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.
Jualan dan pertumbuhan kenderaan tenaga baharu dari Januari hingga September 2021 Kapasiti terpasang kumulatif dan kadar pertumbuhan projek penyimpanan tenaga kimia di China dari 2014 hingga 2020
Rajah 1 Jualan dan pertumbuhan kenderaan tenaga baharu;kapasiti terpasang terkumpul dan kadar pertumbuhan projek penyimpanan tenaga kimia di China
Perusahaan mempercepatkan proses penyelidikan dan pembangunan, dan China pada umumnya lebih suka sistem oksida
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, pasaran modal, syarikat bateri dan syarikat kereta utama semuanya telah mula meningkatkan susun atur penyelidikan bateri litium keadaan pepejal, dengan harapan untuk menguasai persaingan dalam teknologi bateri kuasa generasi akan datang.Walau bagaimanapun, mengikut kemajuan semasa, ia akan mengambil masa 5-10 tahun untuk bateri litium semua keadaan pepejal menjadi matang dalam sains dan teknologi pembuatan sebelum pengeluaran besar-besaran.Syarikat kereta arus perdana antarabangsa seperti Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai, dll. sedang meningkatkan pelaburan R&D mereka dalam teknologi bateri litium keadaan pepejal;dari segi syarikat bateri, CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD, dll. juga terus berkembang .
Bateri litium semua keadaan pepejal boleh dibahagikan kepada tiga kategori mengikut bahan elektrolit: bateri litium keadaan pepejal polimer, bateri litium keadaan pepejal sulfida, dan bateri litium keadaan pepejal oksida.Bateri litium keadaan pepejal polimer mempunyai prestasi keselamatan yang baik, bateri litium keadaan pepejal sulfida mudah diproses, dan bateri litium keadaan pepejal oksida mempunyai kekonduksian tertinggi.Pada masa ini, syarikat Eropah dan Amerika lebih suka sistem oksida dan polimer;Syarikat Jepun dan Korea yang diketuai oleh Toyota dan Samsung lebih berminat pada sistem sulfida;China mempunyai penyelidik dalam ketiga-tiga sistem, dan secara amnya lebih suka sistem oksida, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.
Rajah 2 Susun atur pengeluaran bateri litium keadaan pepejal syarikat bateri dan syarikat kereta utama
Dari perspektif kemajuan penyelidikan dan pembangunan, Toyota diiktiraf sebagai salah satu pemain paling berkuasa dalam bidang bateri litium keadaan pepejal di negara asing.Toyota mula-mula mencadangkan pembangunan yang berkaitan pada tahun 2008 apabila ia bekerjasama dengan Ilika, pemula bateri litium keadaan pepejal.Pada Jun 2020, kenderaan elektrik Toyota yang dilengkapi dengan bateri litium semua keadaan pepejal telah pun menjalankan ujian pemanduan pada laluan ujian.Ia kini telah mencapai peringkat mendapatkan data pemanduan kenderaan.Pada September 2021, Toyota mengumumkan bahawa ia akan melabur $13.5 bilion menjelang 2030 untuk membangunkan bateri dan rantaian bekalan bateri generasi akan datang, termasuk bateri litium keadaan pepejal.Di dalam negeri, Guoxuan Hi-Tech, Tenaga Baharu Qingtao dan Industri Lithium Ganfeng menubuhkan barisan pengeluaran perintis berskala kecil untuk bateri litium separa pepejal pada 2019.Pada September 2021, bateri litium keadaan pepejal Jiangsu Qingtao 368Wh/kg melepasi pensijilan pemeriksaan kukuh kebangsaan, seperti ditunjukkan dalam Jadual 2.
Jadual 2 Pelan pengeluaran bateri keadaan pepejal perusahaan utama
Analisis proses bateri litium keadaan pepejal berasaskan oksida, proses menekan panas adalah pautan baru
Teknologi pemprosesan yang sukar dan kos pengeluaran yang tinggi sentiasa menyekat pembangunan industri bateri litium keadaan pepejal.Perubahan proses bateri litium keadaan pepejal dicerminkan terutamanya dalam proses penyediaan sel, dan elektrod dan elektrolitnya mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk persekitaran pembuatan, seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 3.
Jadual 3 Analisis proses bagi bateri litium keadaan pepejal berasaskan oksida
1. Pengenalan peralatan biasa – penekan panas laminasi
Pengenalan fungsi model: Penekan panas laminasi digunakan terutamanya dalam bahagian proses sintesis sel bateri litium semua pepejal.Berbanding dengan bateri litium tradisional, proses menekan panas adalah pautan baharu, dan pautan suntikan cecair tiada.keperluan yang lebih tinggi.
Konfigurasi produk automatik:
• Setiap stesen perlu menggunakan motor servo 3~4 paksi, yang masing-masing digunakan untuk laminasi laminasi dan pelekat;
• Gunakan HMI untuk memaparkan suhu pemanasan, sistem pemanasan memerlukan sistem kawalan PID, yang memerlukan sensor suhu yang lebih tinggi dan memerlukan jumlah yang lebih besar;
• PLC pengawal mempunyai keperluan yang lebih tinggi pada ketepatan kawalan dan tempoh kitaran yang lebih pendek.Pada masa hadapan, model ini harus dibangunkan untuk mencapai laminasi penekan panas berkelajuan ultra tinggi.
Pengeluar peralatan termasuk: Xi'an Tiger Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Shenzhen Xuchong Automation Equipment Co., Ltd., Shenzhen Haimuxing Laser Intelligent Equipment Co., Ltd., dan Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd.
2. Pengenalan peralatan biasa – mesin pemutus
Pengenalan fungsi model: Buburan serbuk campuran dibekalkan kepada kepala tuangan melalui peranti sistem penyusuan automatik, dan kemudian digunakan oleh pengikis, roller, mikro-cekung dan kaedah salutan lain mengikut keperluan proses, dan kemudian dikeringkan dalam terowong pengeringan.Pita asas bersama-sama dengan badan hijau boleh digunakan untuk gulung semula.Selepas pengeringan, badan hijau boleh dikupas dan dipangkas, dan kemudian dipotong mengikut lebar yang ditentukan oleh pengguna untuk membuang bahan filem kosong dengan kekuatan dan fleksibiliti tertentu.
Konfigurasi produk automatik:
• Servo digunakan terutamanya untuk gulung semula dan longgar, membetulkan sisihan, dan pengawal ketegangan diperlukan untuk melaraskan ketegangan di tempat gulung semula dan longgar;
• Gunakan HMI untuk memaparkan suhu pemanasan, sistem pemanasan memerlukan sistem kawalan PID;
• Aliran pengudaraan kipas perlu dikawal oleh penukar frekuensi.
Pengeluar peralatan termasuk: Zhejiang Delong Technology Co., Ltd., Wuhan Kunyuan Casting Technology Co., Ltd., Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd. – Cawangan Peralatan Xinbaohua.
3. Pengenalan peralatan biasa – kilang pasir
Pengenalan fungsi model: Ia dioptimumkan untuk penggunaan manik pengisar kecil, daripada serakan fleksibel kepada pengisaran tenaga ultra tinggi untuk kerja yang cekap.
Konfigurasi produk automatik:
• Kilang pasir mempunyai keperluan yang agak rendah untuk kawalan gerakan, secara amnya tidak menggunakan servos, tetapi menggunakan motor voltan rendah biasa untuk proses pengeluaran mengempelas;
• Gunakan penukar frekuensi untuk melaraskan kelajuan gelendong, yang boleh mengawal pengisaran bahan pada kelajuan linear yang berbeza untuk memenuhi keperluan kehalusan pengisaran yang berbeza bagi bahan yang berbeza.
Pengeluar peralatan termasuk: Wuxi Shaohong Powder Technology Co., Ltd., Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd., dan Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.
Masa siaran: 18 Mei 2022