Каковы будущие тенденции и развитие индустрии анодных материалов для литиевых батарей?

Отраслевые тенденции

1. Высокая плотность энергии и быстрая зарядка - тенденции будущего развития технологий.

2. Политика и рынки требуют высокоэнергетических технологических решений для быстрой зарядки.

Что касается национальной политики, четыре министерства и комиссии, такие как Министерство промышленности и информационных технологий, четко заявили в Плане действий по содействию развитию индустрии автомобильных аккумуляторов: в 2020 году удельная энергия литий-ионных аккумуляторных элементов составляет> 300 Втч / кг, а удельная энергия системы составляет 260 Втч / кг.

Характеристики графитовых анодных материалов близки к теоретическому пределу, и техническое решение с использованием графитовых материалов в качестве анодов не может удовлетворить это требование.

В 2018 году «Уведомление о корректировке финансовых субсидий для продвижения и применения транспортных средств на новой энергии», финансовые субсидии, соответствующие удельной энергии аккумуляторной батареи, дальности плавания и другим требованиям к характеристикам, увеличиваются, требования к характеристикам аккумуляторной батареи повышаются, и промышленность поощряется к разработке решений для батарей с высокой плотностью энергии. С точки зрения рыночного спроса потребителей, удобство зарядки литиевых батарей и дальность плавания являются важными факторами, влияющими на качество обслуживания клиентов.

Средний запас хода чисто электрических моделей легковых автомобилей в «Рекомендованных моделях для продвижения и применения транспортных средств на новой энергии (3-я партия 2018 г.)» превысил 350 км. Однако среднее время зарядки нового энергетического автомобиля составляет около 5-8 часов, а время быстрой зарядки - около 1-2 часов.

По сравнению с традиционными транспортными средствами, работающими на энергии, транспортные средства на новой энергии имеют много возможностей для улучшения с точки зрения простоты использования, особенно с точки зрения высокой плотности энергии и быстрой зарядки аккумуляторов.

Титанат лития по-прежнему занимает место, отличные характеристики быстрой зарядки

Титанат лития обладает отличными характеристиками быстрой зарядки. Титанат лития имеет трехмерный канал диффузии ионов лития, свойственный структуре шпинели, и, таким образом, имеет отличные энергетические характеристики. Коэффициент диффузии ионов лития в кристаллах титаната лития составляет 2х10-8 см2 / с, что на порядок выше, чем у графитовых анодов. Скорость зарядки литий-титанатной батареи может достигать 10-20 ° C, в то время как увеличение зарядки обычного графитового анодного материала составляет всего 2-4 ° C.

Титанат лития широко используется в электрических автобусах и накопителях энергии. Литий-титанатный аккумулятор отличается высокой безопасностью, длительным сроком службы, широким диапазоном рабочих температур и может быстро заряжаться и разряжаться. Поэтому он используется в коммерческих электромобилях (автобусы, железнодорожные перевозки и т. Д.), На рынке накопителей энергии (частотная модуляция, качество электросети, ветряные электростанции и т. Д.) И в промышленности. Сфера (портовая техника, погрузчики и т. Д.) Широко используется.

Zhuhai Yinlong, отечественный производитель транспортных средств на новой энергии, также использует титанат лития в качестве технологического решения для отрицательных аккумуляторов.

Композиты кремний-углерод обладают высокой плотностью энергии и станут будущим направлением анодных материалов.

Кремниевый материал имеет высокую удельную емкость и может быстро заряжаться, что имеет самые многообещающие перспективы. Теоретическая плотность энергии графита составляет 372 мАч / г, в то время как теоретическая плотность энергии кремния превышает 10 раз, до 4200 мАч / г. Использование кремниевых материалов в качестве анодов аккумуляторов для увеличения удельной энергии аккумуляторов стало одним из признанных направлений в отрасли.

Силиконово-углеродный композитный анодный материал китайского производителя материалов для отрицательных электродов Betray выпускается серийно, а заказчиком является компания Samsung из Южной Кореи.

Массовое производство кремниевых материалов все еще имеет узкие места, и тенденция к использованию композитов кремний-углерод остается тенденцией.

Узким местом при использовании кремниевых материалов является низкая производительность цикла: высокая степень расширения частиц кремния при деинтеркаляции лития (отрицательный заряд кремния и расширение разряда до 360%, в то время как обычный графит составляет всего 10%) вызывает отрицательный электрод. быстро распадаться во время цикла. Непрерывный рост пленки SEI на поверхности частиц кремния вызывает необратимый расход электролита и ионов лития.

В настоящее время относительно зрелым техническим решением является использование углеродного материала, имеющего небольшой объемный эффект и хорошую стабильность цикла, в качестве носителя. И кремниевый материал, имеющий высокую удельную емкость, включен в качестве основного активного тела для синтеза кремний-углеродного композитного материала. Композиты кремний-углерод могут иметь негативный эффект уменьшения объемного расширения кремния во время заряда и разряда.

Процесс изготовления кремний-углеродного композита покрывается, легируется и внедряется. Tesla использует раствор сульфида с углеродным покрытием, чтобы нанести кремний-углеродный композитный материал на производственную модель Model3, добавив 10% материала на основе кремния в искусственный графит. Аккумулятор имеет плотность энергии 300 Вт · ч / кг и емкость аккумулятора 550 мА · ч / г или более.

Страница содержит содержимое машинного перевода.