Каков текущий статус развития литиевых батарей?

В настоящее время в отечественных транспортных средствах на новой энергии по-прежнему используются литий-фосфат железа (на основе BYD) и тройные литиевые батареи. Запас хода моделей в основном может достигать 300 километров, но средняя плотность энергии аккумуляторной системы составляет всего 115 Втч / кг. В марте 2017 года четыре министерства и комиссии Министерства промышленности и информационных технологий совместно выпустили План действий по содействию развитию автомобильных аккумуляторных батарей. Было отмечено, что к 2020 году удельная энергия нового литий-ионного источника питания должна составить более 300 Втч / кг; система должна стремиться к 260Втч. /Кг.

Данные показывают, что разрыв между текущей плотностью энергии аккумуляторной батареи и целевым значением в Китае составляет 126%. Для литиево-железо-фосфатной батареи слишком сложно достичь целевого значения в 2020 году, но для тройной литиевой батареи, представленной Tesla, это вполне возможно. Производительность аккумуляторной батареи хорошая, и система управления BMS также эффективна; Кроме того, твердотельная литиевая батарея может также увеличить удельную энергию аккумуляторной системы до 260 Втч / кг.

1. Трехкомпонентная литиевая и литий-железо-фосфатная батарея - в настоящее время является основой

В настоящее время мировой рынок транспортных средств на новых источниках энергии вступил в критический период бурного развития. Основные автомобильные компании представили автомобили на новых источниках энергии. Быстрое развитие цепочки производства литиевых аккумуляторов будет и далее способствовать широкомасштабному применению транспортных средств на новых источниках энергии. С глобальной точки зрения, типичные автомобильные модели в основном используют японские и корейские аккумуляторные батареи, в основном тройные литиевые, а запас хода в основном достигает или превышает 350 км.

Таблица 1 Глобальная поддержка основных аккумуляторных батарей

Что касается внутреннего рынка, то из первых шести партий автомобилей на новой энергии в 2017 году удельная энергия новых моделей, оснащенных аккумуляторами, также увеличилась в разной степени. В первой партии каталогов плотность энергии более 115 Втч / кг составляла всего 13,11%, а доля пятой партии каталогов достигла 73%. Видно, что увеличение удельной энергии силовых аккумуляторов - это тренд времени. Аккумуляторная батарея основных предприятий по производству электромобилей также постепенно трансформировалась в трехэлементную литиевую, и запас хода в основном может достигать уровня 300 километров.

Таблица 2 Ситуация с поддержкой бытовых аккумуляторных батарей

Если посмотреть на ситуацию с отечественными и международными компаниями, производящими аккумуляторные батареи, перевозящие автомобили на новой энергии, то тенденция к тому, чтобы тройные литиевые батареи стали основным технологическим направлением, была необратимой, но все еще есть возможности для увеличения пробега всего транспортного средства. Вероятно, это связано со многими причинами, такими как низкая плотность энергии аккумуляторной батареи и возможности для повышения эффективности BMS.

2. Полностью твердотельный литиевый аккумулятор - будущее направление развития.

В целях исследований и разработок литиевых батарей с высокой плотностью энергии, разработанных странами по всему миру, активно используются перспективные технологии, такие как литий-серные батареи, литий-воздушные батареи или литий-металлические батареи.

На основе унаследованных преимуществ традиционных литиевых батарей твердотельные литиевые батареи добились большого прогресса в области безопасности и плотности энергии. В настоящее время плотность энергии всех исследований и разработок твердотельных литиевых батарей может достигать 300 ~ 400 Втч / кг, что, как ожидается, станет важным направлением развития следующего поколения технологий аккумуляторов с высокой плотностью энергии и аккумуляторов энергии. Это консенсус академических кругов и промышленности.

Рисунок 1 Цели этапа определения плотности энергии аккумуляторных батарей в странах по всему миру

Рисунок 2 Мировой путь развития технологии литиевых батарей

Филиалы Global Power Battery также ускорили внедрение твердотельных литиевых батарей, чтобы воспользоваться возможностями. В настоящее время процесс индустриализации различных технологических путей отличается. Среди них полимерные твердотельные батареи быстро развиваются, и лаборатория была завершена благодаря ее высокотемпературным рабочим характеристикам. Было подтверждено, что небольшое количество предприятий достигли мелкой индустриализации.

Статус разработки твердотельной литиевой батареи (твердотельный полимерный аккумулятор)

Боллор, Франция: Полностью твердотельная вторичная батарея (LMP), металлический литий в качестве материала отрицательного электрода, полимер (ПЭО и т. Д.) В качестве электролита. Он был применен во Франции для электромобилей, автомобилей общего пользования "Autolib" и небольших электрических автобусов "Bluelus". Всего в заявке более 3000 автомобилей.

США Seeo: Во всех твердотельных вторичных батареях используется сухая полимерная пленка Daiso, чтобы обеспечить образец аккумуляторного блока с плотностью энергии 130–150 Вт · ч / кг. В 2017 году удельная энергия может достигнуть 300 Втч / кг, чего не продвигали.

CATL: В настоящее время разработан и изготовлен полимерный аккумулятор емкостью 325 мАч, который демонстрирует хорошие характеристики при высокотемпературном цикле и не получил широкого распространения.

Институт энергетики Циндао Китайской академии наук: Твердотельная полимерная литиевая батарея большой емкости «Qingneng I» завершила глубоководные научные исследования, ее плотность энергии превышает 250 Вт · ч / кг, а емкость 500 циклов остается выше 80. % при многократном воздействии акупунктуры и экструзии, сохраняет очень хорошие характеристики безопасности в суровых условиях испытаний. «Qingeng II» также был успешно разработан с плотностью энергии до 300 Вт · ч / кг, что не продвигалось.

Кроме того, в твердотельных литиевых батареях сульфидные твердотельные батареи (литий-серные батареи) имеют большой потенциал для развития из-за их высокой плотности энергии и низкой стоимости. Toyota, Samsung, CATL, Toyota и другие отечественные и зарубежные компании ускорили свое размещение. Среди них Toyota Technology - самая передовая. Toyota представила сульфидные твердотельные батареи в 2010 году. В 2014 году удельная энергия экспериментального прототипа достигла 400 Втч / кг. К началу 2017 года количество патентов на твердотельные батареи Toyota достигло 30, что намного выше, чем у других компаний. По словам руководителей Toyota, Toyota осуществит индустриализацию сульфидных твердотельных аккумуляторов к 2020 году. Отечественное предприятие CATL относительно лидирует в производстве сульфидных твердотельных аккумуляторов и ускоряет разработку сульфидных твердотельных литий-металлических аккумуляторов для чистых электромобилей.

Статус разработки твердотельной литиевой батареи (сульфидная твердотельная батарея)

Toyota: твердотельные батареи были представлены в 2010 году. В 2014 году удельная энергия экспериментального прототипа достигла 400 Втч / кг.

Японский научно-исследовательский институт Samsung: ламинированная твердотельная вторичная батарея емкостью 2000 мАч, 175 Втч / кг была произведена с использованием твердого электролита на основе сульфида.

Sakti3 (США): В 2015 году компания получила 15 миллионов долларов инвестиций от британского гиганта бытовой техники Dyson. В твердотельной батарее, разработанной компанией, в качестве электролита используется керамика, в качестве отрицательного электрода - металлический литий или литиевый сплав, а плотность энергии достигает 1000 Вт · ч / л. сцена.

Qingdao Energy: Основным направлением деятельности компании является разработка и производство цельнокерамических сепараторов с высоким содержанием твердых частиц и неорганических твердых электролитов. В настоящее время команда сотрудничает с BAIC для проведения пилотных испытаний, которые могут стать важным компонентом электромобилей Beiqi в будущем.

CATL: Основное направление исследований и разработок - сульфидный электролит. Метод покрытия положительного электрода используется для решения проблемы реакции на границе раздела фаз. Метод горячего прессования снижает сопротивление поверхности раздела.

Страница содержит содержимое машинного перевода.