Интерпретация текущей ситуации: основная технология силовой литиевой батареи

Сайт литиевой энергии несколько дней назад, есть много новостей индустрии отечественных аккумуляторов. Сначала SAIC присоединяется к области аккумуляторных батарей и сотрудничает с Ningde, второй по популярности отраслью в стране, третьей по величине в мире компанией по производству аккумуляторных батарей. Они создали компанию по производству аккумуляторных батарей; Говорят, что BYD разделит отдел аккумуляторных батарей и поставку для всех автомобильных компаний. Сообщается, что эта акция изменит мировой рынок. По непрерывному годовому объему производства и продаж отечественный рынок электромобилей удерживает первое место в мире в течение двух лет. Он расширен до более чем 1 миллиона автомобилей, что составляет более 50% мирового рынка. Китай становится лидером на рынке электромобилей с видом на Америку. Наиболее важными действиями для перспектив и развития индустрии электромобилей является совершенствование технологии аккумуляторных батарей.

Разработка электромобилей должна быть лучше аккумуляторов, силовых батарей, чем энергия, жизнь, безопасность и цена очень важны для развития чистых электромобилей. Которая имеет преимущества высокой удельной энергии, литий-ионные батареи с длительным сроком службы в настоящее время являются наиболее практической ценностью батареи электромобилей, в гибридных транспортных средствах широко используются чистые электромобили и транспортные средства на топливных элементах. Текущий уровень технологии коммерческих аккумуляторных батарей и в ближайшие 10 лет ожидается, что они достигнут целевого показателя, как показано на рисунке 1, и часто эти показатели в реальном производстве противоречивы, производительность батареи должна быть взвешенной. Стремится к улучшению характеристик материала электрода батареи, электролита, производительности технологии сборки диафрагмы в то же время, группы батарей и технологии управления последующей деятельностью также важны. Целью данной статьи является использование аккумуляторных батарей, технологии материалов, дизайна и производства, а также технологии аккумуляторов для литий-ионных аккумуляторов в качестве основных достижений в области разработки мощных аккумуляторов, в то же время в будущем!

Обсуждение: текущая ситуация развития технологии ядра литиевой батареи питания

Рисунок 1 существующая силовая батарея и технические показатели целей развития на следующие 10 лет

1, технология литиевых электрических материалов

Анодные материалы

Система анодных материалов литий-ионных аккумуляторов очень богата (рис. 2), в настоящее время исследования кобальтовой кислоты лития, марганцевой кислоты лития, фосфата лития, железа, лития, никеля, марганца, кобальта, анодных материалов находятся в стадии разработки. Литиевые материалы с кобальтовой кислотой при 200-210 мА · ч / г, их истинная плотность и плотность уплотнения листового материала являются наивысшими среди анодных материалов, существующая коммерческая кобальто-кислотная литиевая / графитовая система зарядного напряжения может улучшить 4,40 В, уже может соответствовать смартфоны и планшеты для высокой объемной плотности энергии мягкой упаковки требований батареи. Литиевые материалы на основе марганцево-кислых материалов с низкой стоимостью, простым производственным процессом, высокой термической стабильностью, хорошей устойчивостью к перезарядке, платформой с высоким разрядным напряжением и высокой безопасностью. Подходит для низкой стоимости аккумуляторов для легких электромобилей, но емкость теории существования мала, цикл может быть элементом марганца в процессе растворения проблем, влияющих на срок службы аккумулятора в условиях высокой температуры. Отечественные материалы лития марганцевой кислоты в основном для удовлетворения спроса на рынке мобильных источников питания, электроинструментов и электрических велосипедов, имеет тенденцию к развитию низкого уровня. Скользящие трехкомпонентные ламинированные анодные материалы для батарей в основном применяются в силовом типе, за исключением того, что на все приходится треть никеля, кобальта, марганца LiNi1 / 3 co1 / 3 mn1 / 3 O2 в применении силовой батареи является относительно зрелым, высокая емкость LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2 также вошел в серию, обычно смешанный с марганцево-кислотным литием применяется в аккумуляторных батареях электромобилей. Плотность энергии легированного никелем и алюминием оксида лития-кобальта (NCA) может быть близка к высоковольтным кобальтово-литиевым батареям. В последние годы производитель электромобилей Tesla использует этот компьютер для привода аккумуляторов электромобилей, материал может быть смешан с марганцево-кислотным литием, используемым в производство автомобильной аккумуляторной батареи, отечественный предшественник NCA сформировал стабильную производственную мощность, дальнейшее развитие предприятия завершило катодный материал NCA в процессе продвижения продукта. Литий-железо-фосфатные батареи с высокой безопасностью, длительным сроком службы, мощностью наноматериалов и быстрой разработкой ферромарганцево-литий-фосфатных материалов с высокой плотностью, высокой энергией и стабильными характеристиками материала высокой мощности, что еще больше снижает стоимость, удовлетворяет потребности внутреннего рынок шаг за шагом и потребности нынешнего этапа новых энергетических автомобилей Китая, шпинели лития, никеля, марганцевой кислоты высокого напряжения и высокого коэффициента мощности, богатого литий-марганцевым анодным материалом, все еще находятся в стадии разработки.

Обсуждение: текущая ситуация развития технологии ядра литиевой батареи питания

Рис.2.Система материала электродов литий-ионной батареи.

Анодные материалы

Может использоваться для питания анодных материалов батарей с графитом, твердым / мягким углеродом и сплавом, графитовые анодные материалы широко используются, обратимая емкость может достигать 360 мА · ч / г. Аморфный мягкий или твердый углерод может встречаться с аккумулятором при высоких скоростях и низких температурах, начиная с применения, но они в основном смешиваются с применением графита. На анодных материалах титанат лития имеет оптимальное соотношение производительности и производительности цикла, подходит для больших токовых аккумуляторов с быстрой зарядкой, но производство аккумуляторов с низкой удельной энергией и высокой стоимостью. Нанокремнезем был представлен в 1990-х годах, который может использоваться для анода с большой емкостью за счет небольшого количества легирования нанокремния для улучшения емкости углеродных анодных материалов, что является горячей точкой текущих исследований и разработок, добавляя небольшое количество нанокремния или кремния. оксидные анодные материалы начали вводить в стадию применения малых партий, обратимая мощность 450 мА · ч / г. Но из-за того, что литий встроен в кремний после его увеличения объема, срок службы при фактическом использовании уменьшит проблемы, требующие дальнейшего решения.

Электролит

Литий-ионный аккумуляторный электролит с высокой диэлектрической проницаемостью обычно кольцевой карбонат с низкой диэлектрической постоянной смесью линейных карбонатов. В целом электролиты литий-ионных аккумуляторов должны иметь высокую ионную проводимость (10-3 ~ 10-2 с / см), низкую электронную проводимость, широкое электрохимическое окно (0 ~ 5 В), термическую стабильность (-40 ~ 60 ℃), и другие требования. Шесть фторид-фосфат лития и другие соли лития, очистка растворителем, приготовление нового электролита, технология функциональных добавок продолжает развиваться, это направление развития, направленное на дальнейшее улучшение рабочего напряжения и характеристик при высоких и низких температурах, улучшение безопасного для аккумуляторной батареи ионно-жидкого электролита и твердый электролит.

Диафрагма

Полиолефиновая микропористая мембрана за ее превосходные механические свойства, хорошую электрохимическую стабильность и характеристики относительно дешевой, являются основными разновидностями на рынке диафрагм литий-ионных аккумуляторов [7]. Включая полиэтиленовую (PE) однослойную пленку, полипропиленовую (PP) однослойную пленку и PP / ПЭ / ПП трехслойная композитная микропористая мембрана. Использование сухого процесса производства отечественных производителей больше, диафрагма PE мокрого процесса имеет больше компаний, которые могут быть массовым производством. В широком смысле с технологией керамического покрытия устойчивость диафрагмы к высоким температурам и высокому напряжению станет будущим направлением исследований.

2, технология мономерных батарей

Базовая конструкция литий-ионных аккумуляторов еще с компанией SONY подала заявку на патент на то же самое в 1989 году, форма мономера - цилиндрическая, прямоугольная металлическая оболочка (алюминий / сталь) и квадратная мягкая упаковка навалом, цилиндрическая батарея. в основном используется в портативных компьютерах, теперь компании Tesla, такие как выбор 18650 цилиндрических батарей для электромобилей. Среднее количество квадратных элементов больше, батареи по объему rao, ламинированные Z, ламинированные намотки, ламинированные с анодным покрытием, ламинированные методы намотки, такие как производство. Цилиндрические батареи, наиболее зрелая технология, стоимость производства низкая, но охлаждающая способность больших цилиндрических батарей хуже, поэтому обычно выбирают маленькие цилиндрические батареи. Емкость автомобильного аккумулятора большая, количество ячеек, система управления сложнее и дороже. Квадратная структура обмотки батареи в производственном процессе относительно проста, но для наиболее подходящей батареи из мягкого листа, кроме шпинелевого катодного материала и трехкомпонентных литий-железо-фосфатных батарей, доступен этот метод. Высокая надежность, складной аккумулятор с длительным сроком службы, подходящий для всех видов материалов, универсальные гибридные автомобили Volt и аккумуляторы для электромобилей Nissan Leaf производятся методом ламинирования. К 2015 году литий-железо-фосфатный мономерный аккумулятор потребляет более 140 Вт энергии. ч / кг, трехкомпонентный смешанный литий-марганцево-кислотный мономерный аккумулятор, энергия энергии более 180 Вт. ч / кг, используйте небольшую цилиндрическую батарею NCA, чем международную энергию 240 Вт. ч / кг, в ближайшие несколько лет, чем энергия литий-ионных мономерных аккумуляторов будет еще больше увеличиваться, как ожидается, в 2020 году, максимум до 300 Вт. ч / кг.

3, технология аккумуляторной системы

С точки зрения коммерциализации системы литий-ионных аккумуляторных батарей, ключевые базовые технологии, включая технологию группы батарей (интегрированная группа элементов, управление температурным режимом, безопасность при столкновениях, электробезопасность и т. Д.), Система управления батареями (BMS), точное измерение технология электромагнитной совместимости, технология сигналов (например, напряжение, ток мономера и т. д.), оценка состояния батареи, технология управления выравниванием заряда батареи и т. д.

Обсуждение: текущая ситуация развития технологии ядра литиевой батареи питания

Рисунок 3 - простая схема системы аккумуляторных батарей.

Система BMS и аккумуляторная система других ключевых компонентов, включая датчик, контроллер, привод и другие компоненты, в основном принадлежат монополисту в области автомобильных электронных технологий (Германия и Япония, США). В настоящее время отечественная часть предприятия успешно разработала интеллектуальный электросчетчик. , датчик тока, напряжения, изоляции можно заменить за границей. Влияние на популяризацию и применение электромобиля является основным фактором безопасности литий-ионных аккумуляторов и затрат на их использование, в дополнение к безопасности онтологии аккумуляторов, сроку службы, а также для дальнейшего улучшения согласованности, модульной технологии, технологии групп аккумуляторов (интегрированная ячейка группа, тепловое управление, безопасность столкновений, электробезопасность и т. д.) также имеет более очевидный разрыв с иностранными. В настоящее время технология международной группы автомобильных аккумуляторов является относительно зрелой, отечественные научно-исследовательские институты в области BMS проводят точное измерение технологии электромагнитной совместимости, сигнальной технологии, оценки состояния аккумулятора, технологии контроля выравнивания заряда аккумулятора и т. Д., Чтобы провести тщательное исследование.

Ключевые технологические исследования и разработки, включая комплексную электрохимическую модель аккумуляторной батареи, проектирование электробезопасности, оценку состояния, сбалансированное управление, диагностику и калибровку неисправностей, управление зарядкой и т. Д. Ключевые технологии управления температурным режимом аккумуляторной батареи и разработка системы должны быть спроектированы в соответствии с структура аккумуляторного блока и тепловой расчет и анализ производства аккумуляторных батарей, исследование различных технологий управления температурой, влияние температуры охлаждения, низкая стоимость, простота в эксплуатации, безопасность и надежность схемы охлаждения для управления тепловым режимом батареи. Необходимость облегчения структуры корневых ячеек для аккумуляторной системы и связанной с ней структуры в качестве объекта исследования, учитывая взаимную связь между функциями, из двух аспектов оптимизации конструкции конструкции и выбора материала для устойчивости конструкции к вибрации, ударопрочности и облегченной интегрированной оптимизации конструкции ключевые технологические исследования. Привязка к материалам деталей, конструктивная конструкция, расчетная схема оптимизированы, безопасность батареи в отношении электрической, механической и термической безопасности на основе исследования безопасности общей схемы системы батареи, для прогнозирования батареи, мониторинга тепловой безопасности на раннем этапе система предупреждения для диагностики и предотвращения неисправностей, а также ключевой технологии управления.

4, глядя

Через довольно долгий период времени в будущем литий-ионные аккумуляторы по-прежнему являются наиболее применимыми аккумуляторами для электромобилей, анодными материалами литий-марганцевой кислоты, тройной системой анодного материала, литий-железо-фосфатным катодным материалом, композитными углеродными анодными материалами, керамической мембраной для покрытия, электролитом технологии солей и функциональных электролитов для поддержки развития технологий аккумуляторных батарей и промышленного развития. Технологии аккумуляторных систем в процессе применения, безопасность и надежность будут улучшены в ближайшие годы.

Исследование модели литий-ионной аккумуляторной батареи и взаимосвязи между моделью и параметром, характеристиками аккумуляторной батареи, сбалансированной стратегией эффективной литий-ионной аккумуляторной батареи большой емкости, тепловой моделью зарядки и разрядки мономерной батареи и анализом температурного поля аккумуляторного блока, проводятся исследования и контроль, метод оптимизации быстрой зарядки аккумуляторной батареи. Систему аккумуляторных батарей следует модернизировать на основе продукта и модернизировать конструкцию в соответствии с потребностями будущего режима производства автомобильных аккумуляторных батарей. Усердно работайте над базовыми материалами для аккумуляторов, технологиями производства аккумуляторов и системами по всей производственной цепочке одновременно, улучшайте качество продукции, снижайте затраты на массовое производство и повышайте конкурентоспособность отрасли.

Страница содержит содержимое машинного перевода.