Литий-ионные батареи: закупка, изготовление, материалы

Ожидается, что технология литий-ионных аккумуляторов станет новой технологией для электрификации трансмиссий и предоставит решения для стационарных аккумуляторов, позволяющие эффективно использовать возобновляемые источники энергии. Эта технология уже используется для приложений с низким энергопотреблением, таких как бытовая электроника и электроинструменты. Обширные исследования и разработки позволили усовершенствовать технологию до такой степени, что безопасные и надежные литий-ионные батареи, вероятно, вскоре будут использоваться на борту гибридных электрических и электромобилей и подключаться к солнечным элементам и ветряным мельницам. Безопасность технологии все еще остается проблемой, однако срок службы недостаточен, а стоимость литий-ионных батарей слишком высока. Эта статья как-то резюмирует состояние дел в технологии литий-ионных аккумуляторов для неспециалистов. В нем перечислены материалы для аккумуляторов и их хранение, а также суммированы связанные с ними расходы. Эта статья также будет способствовать всестороннему пониманию материалов и производства, а также необходимости устранения остающихся препятствий на пути к успешному выпуску литий-ионных батарей на рынок.

Сколько стоит литий-ионный аккумулятор?

Стоимость ионно-литиевых батарей варьируется от производителя к производителю. Однако ориентировочная стоимость литий-ионного аккумулятора для смартфонов составляет от 2 до 4 долларов, что зависит не только от его емкости, но и от других характеристик конструкции аккумулятора, то есть составляет от 1 до 2 процентов от общей стоимости мобильного устройства. В отличие от этого, стоимость литий-ионного аккумулятора электромобиля колеблется от 7000 до 20000 долларов, что делает его, безусловно, самым дорогим элементом в стоимости транспортного средства. Принимая во внимание, что спецификации аккумуляторных батарей для HEV (гибридных электромобилей) составляют от 500 до 800 долларов для аккумуляторных блоков HEV и от 1700 до 3400 долларов для аккумуляторных блоков PHEV, что довольно дорого, но стоит того.

Сколько стоит сделать литий-ионный аккумулятор?

Обработку или изготовление литий-ионной батареи очень трудно отделить от стоимости материалов, и поэтому она включается в стоимость материалов. Следовательно, стоимость обработки различных материалов резко меняется и, следовательно, может быть названа зависящей от материала. Однако новые методы производства могут снизить текущую высокую стоимость сырья и сделать его доступным.

Общая стоимость изготовления литий-ионного аккумулятора, включая все материалы, изготовление и рабочую силу, составляет примерно 17000 долларов США для автомобиля, однако для смартфонов это гораздо меньше, но все же дорогое удовольствие.

Сколько стоят материалы для литий-ионных аккумуляторов?

Спецификации и цены на сырье основаны на L-методе. Гейнс, Р. Куэнса. Требуется литий-ионный аккумулятор, который состоит из обычного цилиндрического элемента шириной 18 мм и длиной 65 мм с общей массой около 40 г (включая неактивное содержимое и упаковку) и размером около 1,35 Ач.

Хотя структура затрат на производство аккумуляторов обычно классифицируется только для производителей аккумуляторов и их крупных клиентов, именно поэтому имеется только достаточная информация из различных рыночных исследований и анализа, чтобы дать представление о компонентах, составляющих общую стоимость. Стоимость материалов, безусловно, является самой большой составляющей, составляющей около 60% от общей стоимости. С литий-ионными батареями, изготовленными из катодов из оксида лития-кобальта (LCO) или никель-кобальт-алюминиевых катодов (NCA), используемых в Tesla, стоимость сырого кобальта является основным компонентом, который в настоящее время оценивается в 10,88 долларов за фунт. батареи содержат электроды, а электролит, который является химическим веществом, отвечающим за реакцию внутри батареи, купить довольно дорого, поскольку металлический литий стоит дорого и в основном доступен в Чили и Китае, так что в него также включена стоимость импорта металлического лития. .

Тем не менее, современные технологии направлены на снижение цены литий-ионных аккумуляторов за счет изобретения различных других форм литиевых аккумуляторов, которые более безопасны в использовании, а также являются недорогими.

Затраты на продажу и оплату труда

Труд - сравнительно небольшой компонент общих затрат - производство аккумуляторов сочетает в себе значительную автоматизацию в странах с низкими затратами, особенно в Китае. Тем не менее, эксплуатационные расходы намного выше - 30% - включая амортизацию основного капитала, затраты на электроэнергию, НИОКР, маркетинг, административные нужды и т. Д.

Современная разработка литий-ионной батареи с цилиндрическими ячейками на производственной линии включает смешивание и измельчение, календарную обработку и продольную резку, резку, намотку, запечатывание, автоматическую сборку и контроль с последующим просеиванием, циклической обработкой и упаковкой. Это требует общей численности персонала от 76 до 104 человек, работающих на двух линиях в две смены, чтобы производить 100 000 единиц оборудования в год, что в значительной степени способствует обслуживанию этой рабочей силы, занятой в производстве ионно-литиевых батарей.

Общая стоимость

Общая стоимость элемента ионно-литиевой батареи для смартфонов составляет приблизительно 1,70 доллара США, тогда как масштабирование батареи составляет 1700 долларов США (вдвое больше целевой цены). Пока нет фиксированной цели по стоимости аккумулятора электромобиля. Тем не менее, на основе этого расчета можно получить весьма неопределенную оценку в 17 000 долларов за батарею.

Расчет показывает, что для достижения целей требуются значительные усилия, чтобы снизить стоимость производства и самого продукта, который представляет собой ионно-литиевый аккумулятор.

Заключение

Нет сомнений в том, что благодаря электрохимической эффективности батарей, теоретической способности и плотности энергии химический состав литий-ионных элементов обеспечивает одни из лучших вариантов хранения электроэнергии для приложений с высокой мощностью и высокой энергией, таких как транспортировка и стационарное хранение. В области производства, хранения и производства продукции, очевидно, есть потребность в работе. Однако отделить затраты на сырье от затрат на обработку материалов практически невозможно, потому что мы никогда не используем чистое сырье в процессе; Вместо этого мы используем материалы, которые подходят для использования и являются наименее дорогими в производстве. Поэтому необходимо минимизировать инвестиционные затраты и производственные затраты, чтобы сделать их пригодными для использования в аккумуляторных батареях. Кроме того, обрабатывается даже сырье и соединения материалов. Следовательно, необходимо разработать новые недорогие методы обработки этих материалов и соединений, чтобы минимизировать «сырье» и общую стоимость литий-ионных батарей.