Текущая ситуация на рынке и перспективы литиевых электрических материалов, сколько времени потребуется для достижения 500 Вт / кг

Благодаря развитию транспортных средств на новой энергии, силовые батареи быстро развиваются, и разработка транспортных средств на новой энергии также выдвинула более высокие требования к характеристикам аккумуляторных батарей. План действий по развитию индустрии автомобильных аккумуляторов предложен в «Плане действий по развитию индустрии автомобильных аккумуляторов». К 2020 году отношение мономера новой литий-ионной аккумуляторной батареи к энергии превысит 300 Вт / кг. К 2025 году соотношение мономера силового элемента к энергии новой системы достигнет 500 Вт / кг.

В соответствии с двойным движением политики и рынка силовые батареи должны развиваться в направлении высокой плотности энергии, высокой производительности цикла и высоких показателей безопасности. Это требует от исследовательских институтов и предприятий улучшения положительных, отрицательных и электролитических материалов. Твердотельные батареи, кремниевый отрицательный электрод, тройные материалы с высоким содержанием никеля и положительные полюсы с высоким содержанием лития и марганца считаются основными технологическими направлениями, разработанными компаниями в последние годы.

Положительный электрод с высоким содержанием лития и марганца: идеальный материал с низким содержанием драгоценных металлов

В 2025 году техническая цель мономерной батареи - достичь 400 Втч / кг энергии. Разработка новых, более эффективных и энергоэффективных материалов с положительной полярностью для устранения и замены существующих дефектных материалов с положительной полярностью стала актуальной темой исследований. Среди известных материалов положительных электродов разрядная емкость материалов положительных электродов с высоким содержанием лития составляет более 250 мАН / г, что почти вдвое превышает фактическую емкость коммерчески выпускаемых материалов положительных электродов. При этом в этом виде материала преобладает более дешевый марганец, а содержание драгоценных металлов невелико. По сравнению с обычно используемыми материалами для тройных положительных электродов на основе литий-кобальтовой кислоты и никель-кобальт-марганца, он не только дешев, но и безопасен. Поэтому материалы положительного электрода с высоким содержанием лития и марганца считаются идеальными материалами для следующего поколения литиевых батарей.

Сколько времени потребуется, чтобы достичь 500 Вт · ч / кг? Обзор тенденций развития материалов для литиевых батарей

Многие компании, в том числе Dangsheng Technology, Jiangte Electric и AVIC Lithium, активизируют исследования и разработки материалов положительных электродов на литиево-марганцевой основе. Институт физики Китайской академии наук улучшил ослабление напряжения положительного цикла богатого литием марганца и достиг цели ослабления напряжения в пределах 2 дюймов через 100 недель, добившись значительного прогресса. Команда Пекинского университета впервые разработала положительный электрод на основе лития на основе марганца с емкостью 400 мАч / г, что позволяет достичь цели 400 Вт / кг.

В настоящее время полное применение положительного электрода на основе марганца с высоким содержанием лития все еще имеет технические проблемы, такие как уменьшение первой необратимой потери емкости, улучшение соотношения характеристик и срока службы, а также подавление ослабления напряжения в процессе цикла.

Трехкомпонентный материал с высоким содержанием никеля: 2018 год - первый год разработки

Согласно исходному исследованию, производство никель-кобальт-марганца в 2018 году достигнет 47 ГВтч, что на 32 градуса больше, чем в прошлом году, в то время как производство литиево-кобальтовой кислоты составит всего 19 ГВтч, что всего на 5 градусов выше, чем в прошлом году. год. Из-за нехватки кобальта и постоянного роста цен на кобальт компании, производящие аккумуляторные батареи, активно продвигают высокое содержание никеля в тройных материалах. За счет уменьшения доли кобальта в батареях для снижения затрат содержание кобальта в NCM811 составляет всего 6,06.

Никель-кобальт-марганцевый материал имеет высокую плотность энергии, стабильные электрохимические характеристики и такие преимущества, как высокая емкость и низкая стоимость. В будущем он постепенно заменит литий-фосфат железа и обычные тройные батареи. В настоящее время такие компании, как Sheng Technology, Sugiyama и Beiterui, уже достигли условий массового производства NCM811, и 2018 год считается первым годом разработки тройных материалов с высоким содержанием никеля.

Твердая батарея: твердый материал, заменяющий диафрагму и электролит

Полностью твердотельные батареи признаны в промышленности и академических кругах как одно из основных направлений следующего этапа разработки аккумуляторов.

Сколько времени потребуется, чтобы достичь 500 Вт · ч / кг? Обзор тенденций развития материалов для литиевых батарей

С одной стороны, технология полностью твердотельных аккумуляторов - это единственный способ уменьшить размер аккумуляторов и сделать их тонкой пленкой. Объем диафрагмы и электролита вместе составляет почти 40 дюймов объема батареи. Если диафрагму и электролит заменить твердыми материалами, расстояние между положительным и отрицательным полюсами может быть сокращено до нескольких микрон, а толщина батареи может быть значительно уменьшена.

С другой стороны, по сравнению с обычными литиевыми батареями, плотность энергии полностью твердотельных батарей была значительно увеличена, достигнув 300-400 Втч / кг, в то время как литий-ионные батареи обычно составляют 100-220 Втч / кг. Высокая безопасность также является одним из важных движущих факторов при разработке полностью твердотельных батарей. С точки зрения безопасности, традиционные электролиты литиевых батарей представляют собой органические жидкости, которые окисляются и разлагаются с образованием газов при высоких температурах, которые склонны к возгоранию и значительно повышают опасность. Если вместо электролитов используются твердые материалы, показатели безопасности аккумулятора будут ниже. значительно улучшилась.

В настоящее время полимерный твердотельный аккумулятор, разработанный Энергетическим институтом Циндао Китайской академии наук, может достигать плотности энергии 300 Втч / кг. Неорганическая твердотельная литиевая батарея, разработанная Институтом материалов Нинбо Китайской академии наук, имеет плотность энергии 240 Втч / кг. Кроме того, агентство сотрудничает с литиевой промышленностью. Содействовать его индустриализации. Массовое производство продукта запланировано на 2019 год. В отрасли лидеры отрасли, включая Toyota, Panasonic, Samsung, Mitsubishi и Ningde, вложили средства в исследования и разработки и внедрение твердотельных аккумуляторов.

Твердотельные батареи, несомненно, станут одним из основных направлений развития технологий в будущем, но все еще существуют проблемы, такие как высокая стоимость, сложные процессы подготовки и недостаточная технология. Также необходимо срочно решить такие проблемы, как низкая производительность умножителя, большое внутреннее сопротивление, большой перепад давления при высоком разряде умножителя и нереалистичная зарядка. Еще есть путь к крупномасштабной коммерциализации.

Кремний-негативный: осталось два-три года

Силикон-углеродный материал в настоящее время является наиболее коммерчески доступным новым материалом для отрицательных электродов с высокой плотностью энергии. SPIR ожидает, что индустрия кремниевых углеродных материалов действительно начнет большой этап производства материала отрицательных электродов для литиевых батарей во второй половине 2018 года, а также в ближайшие два-три года. Возвещает большой взрыв, у отрасли светлое будущее.

Сколько времени потребуется, чтобы достичь 500 Вт · ч / кг? Обзор тенденций развития материалов для литиевых батарей

Сверхвысокая теоретическая плотность энергии кремний-углеродных композитов может значительно увеличить удельную емкость мономеров. Кроме того, он обладает такими преимуществами, как низкое напряжение литиевого выброса и экологичность. Считается, что это идеальный материал для отрицательного электрода для замены графита. С развитием транспортных средств на новой энергии предъявляются более высокие требования к удельной энергии элементов питания. В будущем графит будет постепенно заменяться кремниевыми материалами для отрицательных электродов.

По состоянию на декабрь 2017 года восемь ведущих компаний по производству негативных материалов в Китае в основном увеличивают свои возможности по расширению своих кремниевых и углеродных материалов, а также есть ряд межотраслевых новых участников, участвующих в компоновке силиконовых и углеродных негативных материалов, их новая производственная мощность - 2018-2019 гг. Начали производство одно за другим. BYD, эпоха Ningde, Guoxuan Gaoke, Beiterui, Shanshan share, Lishen, Bic, Wanxiang и т. Д. - все они начали разработку материалов для силиконовых отрицательных электродов.

Хотя по-прежнему существуют такие проблемы, как высокая стоимость, сложная технология и несовершенная вспомогательная промышленность, перспективы крупномасштабного применения все еще многообещающие.

Страница содержит содержимое машинного перевода.