Необходимость автоматизированного производства литий-ионных аккумуляторных батарей

Развитие транспортных средств на новой энергии неотделимо от развития аккумуляторных батарей. После многих лет развития Китай сформировал полную производственную цепочку литиевых батарей от разработки ресурсов до производства промежуточного производственного оборудования и до применения литиевых батарей на последующих этапах производства. Однако такие проблемы, как высокая стоимость батареи, низкая плотность энергии и малый радиус действия, еще предстоит решить.

По сравнению с другими странами мира, каков разрыв между Китаем и другими странами в уровне технологий производства аккумуляторов? Какая связь между автоматизацией аккумулятора и стабильностью аккумулятора? Какие батареи безопаснее? Каковы перспективы утилизации аккумуляторов? Отвечая на вышеуказанные вопросы, репортер взял интервью у Сюэ Цзяюй, главного научного сотрудника Shandong Yuhuang New Energy Technology Co., ltd. и специальный эксперт национального «плана тысячи талантов».

Производство литиевых батарей необходимо автоматизировать

Новости энергетики Китая: вы изучаете литий-ионные батареи более 20 лет. Что, по вашему мнению, является основополагающим для безопасности литий-ионных аккумуляторов - от заграницы до Китая?

Сюэ цзяюй: литий-ионная батарея разрабатывалась 25 лет назад. В первые 20 лет основная область применения была ограничена небольшими электрическими приборами (мобильные телефоны, ноутбуки и т. Д.). Его безопасность никогда полностью не рассматривалась. В последние годы с развитием электромобилей разработка литиевых батарей достигла нового пика.

Многие компании устремились в эту отрасль. Но в конце концов, это должны быть те, кто сможет выжить благодаря качеству предприятия. Говорить о безопасности батареи, прежде всего, необходимо для обеспечения стабильной работы батареи, в противном случае о безопасности батареи не может быть и речи.

Как мы все знаем, tesla ИСПОЛЬЗУЕТ аккумулятор 18650, который является отраслевым стандартом в литиевой промышленности, и раньше он в основном использовался в портативных компьютерах. Tesla ИСПОЛЬЗУЕТ тысячи 18 650 аккумуляторов, собранных в автомобилях, в качестве источников энергии. Когда так много батарей собрано вместе, каждая батарея имеет два паяльных провода (один положительный и один отрицательный), поэтому соединительных проводов много, и любая неплотная пайка может привести к потере работы батареи. Почему Tesla использовала батарею 18650? Хотя аккумулятор 18650 не предназначен специально для электромобилей, он является старейшим продуктом в отрасли или отраслевым эталоном. Он имеет относительно полную систему защиты и лучшую консистенцию продукта. Если одна батарея большой емкости может достичь стабильности 18650, люди обязательно будут использовать аккумуляторную батарею большой емкости, которая может уменьшить количество паяных соединений и повысить надежность.

Новости энергетики Китая: срок службы литиевых батарей в Китае не является оптимистичным, что вы думаете?

Сюэ цзяюй: возьмем простой пример. На демонстрационной станции хранения и транспортировки фэнфэн в Чжанбэе, Китай, установлены аккумуляторные батареи, в том числе произведенные известными производителями литиевых батарей в Китае. После 4-5 лет эксплуатации аккумуляторы практически заменили. Другими словами, срок службы обычной литиевой батареи все еще недостаточен для удовлетворения потребностей приложений хранения энергии. Такую литий-ионную батарею было бы почти невозможно эксплуатировать на электромобиле без замены батареи в течение пяти-восьми лет.

Новости энергетики Китая: есть ли большой разрыв между Китаем и миром в области питания литий-ионных аккумуляторов?

Сюэ цзяюй: производство литиевых батарей в мире сосредоточено в основном в Азии, где есть три основных игрока - Япония, Южная Корея и Китай. Основной технологический разрыв между Китаем, Японией и Южной Кореей заключается в автоматизации и серьезных исследованиях в области химии аккумуляторов. До сих пор китайские производители литий-ионных аккумуляторов для мобильных телефонов не могли конкурировать с японскими и южнокорейскими производителями, в основном из-за автоматизации производства аккумуляторов. Автоматизированные аккумуляторы часто производят более стабильную продукцию, чем изделия, произведенные вручную или с помощью так называемой «автоматизации критических процессов». Консистенция продукта хорошая, относительная безопасность выше.

Сейчас, с ростом рынка аккумуляторных батарей, к единообразию продукции предъявляются более высокие требования, чем к малым батареям. Это продвижение по модернизации литиевых электрических предприятий Китая, но также и проблеск жизненной силы. Сильная поддержка правительством Китая электромобилей и накопителей энергии - большой плюс. Китайские литий-электрические предприятия должны воспользоваться этой возможностью. В Китае полно денег на производство аккумуляторных батарей, поэтому возможно автоматическое производство лития.

Новости энергетики Китая: существует ли необходимая взаимосвязь между единообразием аккумуляторов и автоматизацией производства аккумуляторов?

Сюэ цзяюй: это точно. Производство литиевых батарей нуждается в автоматизации, и оно полностью автоматизировано лучше, чем полуавтоматическое. Например, в процессе работы с аккумулятором на полуавтоматической производственной линии аккумулятор может случайно упасть на землю, что приведет к внутренним повреждениям, которые невозможно увидеть на поверхности, что приведет к необратимому ухудшению рабочих характеристик аккумулятора. Люди являются наиболее изменчивым фактором в процессе производства литиевых батарей, но автоматические машины в основном одинаковы при нормальной работе. Таким образом, только автоматизация работы с литиевыми батареями может обеспечить максимальную стабильность продукта.

Новости энергетики Китая: теперь страна выступает за Индустрию 4.0, автоматизация была принята на многих предприятиях.

Сюэ цзяюй: в процессе автоматического производства только современное оборудование не может делать хорошие аккумуляторные изделия. Например, если полный комплект оборудования импортируется из Японии, но не может производить батареи такого же качества, как в Японии, должна быть группа инженеров, которая знает, как использовать оборудование автоматизации. Кроме того, необходимо изменить философию управления высшего руководства компании. Стоимость автоматизированного производства по-прежнему высока. Он может эффективно производить качественную продукцию, но также может эффективно производить неквалифицированную дефектную продукцию. В настоящее время отечественный завод может полностью автоматизировать производство, а предприятие-цех без обслуживающего персонала - немного. Многие крупные предприятия и группы в Китае вложили много денег в автоматизированную производственную линию. Проблема не в инвестициях, а в том, есть ли технические и управленческие таланты, которые знают, как построить, эксплуатировать и обслуживать автоматизированную производственную линию и полный набор систем компании.

Литий-титанатные батареи могут вернуться

Новости энергетики Китая: теперь дома и за рубежом обычно сообщается о некоторых случаях взрыва аккумулятора электромобиля, поле литиевой батареи, которое является относительно хорошей безопасностью?

Сюэ цзяюй: нынешняя батарея из титаната лития - это батарея с самым долгим сроком службы и высочайшей безопасностью. С точки зрения жизненного цикла, обычный литий-ионный аккумулятор составляет около 1000-2000 циклов, а титанат лития - 10-20 тысяч циклов. Кроме того, литий-титанатный аккумулятор имеет отличные характеристики мощности и высокие и низкие температуры, единственный недостаток - низкая плотность энергии. Раньше высказывались опасения по поводу вздутия литий-титанатных батарей - проблема, которая была решена технически. Технология массового производства литий-титанатных батарей также является зрелой, но многие предприятия по производству литиевых батарей на самом деле не освоили технические основы массового производства литий-титанатных батарей.

Конечно, односторонний акцент на безопасности материалов из титаната лития также неверен. Вся система питания электромобиля - это системная инженерия, любая часть которой может привести к аварии.

Новости энергетики Китая: каковы основные области применения литий-титанатных батарей?

Сюэ цзяюй: литий-титанатная батарея занимает определенную долю рынка транспортных средств на новой энергии, но стать массовым продуктом непросто из-за ее низкой плотности энергии. Но у него большой потенциал в хранении энергии, потому что он требует относительно небольшого веса. Если учесть жизненный цикл литий-титанатных батарей и низкую стоимость, эта технология очень привлекательна. По сравнению с нынешней литий-ионной аккумуляторной батареей срок службы литий-титанатной батареи в пять раз больше, то есть 15 лет. Стоимость замены батарей, время простоя, отладка и обслуживание, а также возможные проблемы, вызванные смешанным использованием старых и новых батарей и т. Д., Являются значительной экономией в этих аспектах при использовании литий-титанатных батарей. Независимо от того, используются ли аккумуляторы для автомобильной энергии или для накопления энергии, наиболее фундаментальным требованием к рабочим характеристикам является хорошая стабильность и высокая стоимость.

Новости энергетики Китая: как насчет других типов батарей, таких как воздушно-литиевые, твердотельные и графеновые батареи?

Сюэ цзяюй: в настоящее время существует еще много лабораторных проблем, которые необходимо решить для литиево-воздушной батареи и твердотельной батареи, которые далеки от индустриализации. В так называемые превосходные характеристики графеновых батарей трудно поверить, потому что некоторые свойства этого материала были усилены теоретическими расчетами.

Сложность утилизации

Новости энергетики Китая: в отрасли существуют разные мнения о переработке или каскадном использовании аккумуляторных батарей. Некоторые думают, что его можно использовать эшелоном, чтобы избежать потерь, но другие думают, что он неработоспособен. Как вы думаете?

Сюэ цзяюй: честно говоря, я не очень оптимистичен в отношении использования каскада. Причина в том, что батареи разные, согласованные и с разной историей производства и использования, собрать их вместе - непростая задача.

Новости энергетики Китая: нельзя ли проверить работоспособность батареи?

Сюэ цзяюй: да, но это очень сложно! Под хорошей согласованностью понимается согласованность или динамическая согласованность всего жизненного цикла. В частности, требуется, чтобы группа батарей имела одинаковую емкость и внутреннее сопротивление в течение фактического длительного срока службы батареи, по крайней мере, в узком диапазоне без отклонений. Но на самом деле группа батарей в какой-то неизвестный момент может иметь одну или несколько батарей с разной степенью снижения емкости или увеличения внутреннего сопротивления. Таким образом, при зарядке среднее количество энергии, которое также применимо ко всей группе батарей, приведет к перезарядке батареи, емкость которой снизилась, что представляет собой потенциальную угрозу безопасности, которая может вызвать пожар или взрыв. Таким образом, количество заряда аккумулятора зависит от худшего аккумулятора.

Важна единообразие каждой ячейки в аккумуляторной батарее. Собирать батареи с разными историями, датами изготовления и рецептами сырья для положительных и отрицательных электродов, которые не совсем понятны, может быть кошмаром. Хотя некоторое управление может осуществляться через систему управления питанием (BMS), возможности управления ограничены. Сохранность старых батарей сложно гарантировать.

Новости энергетики Китая: как насчет переработки использованных батарей в качестве ресурса?

Сюэ цзяюй: при предыдущей переработке литиевых батарей основными элементами переработки были кобальт и никель. Государство поощряет переработку ресурсов, и нет ничего плохого в принятии мер предосторожности. С постоянным расширением промышленных масштабов восстановление ресурсов превращает всю цепочку производства литиевых батарей в замкнутый цикл, что способствует развитию отрасли. Но с точки зрения бизнеса переработка отходов - дело невыгодное. Государству, возможно, придется субсидировать переработку и использование ресурсов или удерживать некоторую прибыль от некоторых высокодоходных звеньев производственной цепочки для субсидирования предприятий по переработке аккумуляторов, чтобы поддерживать защиту окружающей среды и гармонию производственной цепочки литиевых аккумуляторов.

Страница содержит содержимое машинного перевода.