El desarrollo de la tecnología de baterías de titanato de litio en el país y en el extranjero.

Desde la industrialización de las baterías de iones de litio en 1991, el grafito ha unificado todo el país de los materiales del ánodo de las baterías. El titanato de litio como un nuevo tipo de materiales de cátodo de batería de iones de litio, atrajo la atención debido a sus muchas propiedades excelentes a fines de la década de 1990. Por ejemplo, el material de titanato de litio en el mosaico de iones de litio y la estructura cristalina en el proceso de incrustación para mantener la estabilidad de la red, el cambio constante es muy pequeño (cambio de volumen <1%).

Los materiales del electrodo de tensión cero prolongaron considerablemente la vida útil del ciclo de la batería de titanato de litio. Titanato de litio con estructura de espinela de canales de difusión de iones de litio tridimensionales, excelentes características de potencia y las ventajas de un mejor rendimiento a alta y baja temperatura. En comparación con los materiales del ánodo de carbono, el alto potencial del titanato de litio (1,55 V) es mayor que el potencial del litio metálico, como resultado, generalmente en el electrolito con crecimiento de carbono negativo en la superficie de la capa sólida líquida en la superficie del titanato de litio básicamente formado.

Lo que es más importante en el rango de voltaje normal de la batería de litio, la dendrita en la superficie de titanato de litio es difícil de producir. Esto es eliminado por la dendrita de litio, en gran parte y la posibilidad de cortocircuito se forma dentro de la celda. Así que el titanato de litio como la seguridad del cátodo de la batería de iones de litio es ahora el autor vio la seguridad más alta entre varios tipos de batería de iones de litio.

El personaje dentro del curso de estudio, la mayoría de ellos son escuchados por el titanato de litio para reemplazar el grafito, ya que el material del cátodo de la batería de iones de litio de la vida útil del ciclo de la batería de iones de litio puede alcanzar decenas de miles de veces, mucho más alto que las baterías de iones de litio tradicionales comunes. , el final del ciclo de miles de veces solo.

Porque la mayoría de los profesionales de la electricidad de litio nunca fabrican realmente productos de baterías de titanato de litio, o simplemente han tenido varias dificultades. Así que no pudieron calmarse y pensar con cuidado, ¿por qué la batería tradicional de iones de litio más perfecta generalmente solo terminaba 1000 ~ 2000 veces el ciclo de carga y descarga?

La causa raíz tradicional del ciclo de vida corto de las baterías de iones de litio se deriva de uno de estos componentes básicos: ¿ánodo de grafito y tropiezo? Una vez que el ánodo de grafito reemplaza el cátodo de titanato de litio de espinela, las baterías de iones de litio son esencialmente el mismo sistema químico que puede recorrer decenas de miles o incluso cientos de miles de veces.

Además, mucha gente disfruta hablar de que la densidad de energía de la batería de titanato de litio es baja, pero ignora el hecho de que una batería simple pero importante: es una batería de titanato de litio con un ciclo de vida súper largo, características de energía sobresalientes de seguridad, excelente y buena economía. Estas características serán el logro es el surgimiento de la piedra angular masiva de la industria de almacenamiento de energía de baterías de iones de litio.

En los últimos 10 años, el estudio de la tecnología de las baterías de titanato de litio en el país y en el extranjero está resurgiendo. Su cadena industrial se puede dividir en preparación de material de titanato de litio, producción de baterías de titanato de litio e integración de sistemas de baterías de titanato de litio y su aplicación en el mercado de vehículos eléctricos y almacenamiento de energía.

1. El material de titanato de litio

La investigación e industrialización internacional de materiales de titanato de litio en los Estados Unidos está liderando la empresa de ciencia y tecnología de nanómetros de titanio, Japan ishihara industry co., LTD, UK Johnson matthey (jm) company, etc. Incluyendo a los Estados Unidos la producción de titanio de material de titanato de litio en relación, seguridad, larga vida útil y rendimiento a altas y bajas temperaturas. Pero el costo de producción es alto debido a los métodos de producción finos demasiado largos, lo que dificulta la comercialización.

La industria de Ishihara es uno de los mayores fabricantes de pigmentos de titanio de Asia, las empresas en Japón, Singapur y Taiwán tienen la base de producción. La industria de Ishihara hace un uso completo de sus abundantes recursos de materia prima, para que el proceso húmedo desarrolle con éxito un bajo costo, una alta proporción, una granularidad diferente de los productos de titanato de litio. El rendimiento de productos similares en el precio para comparar el material de titanio de titanato de litio tiene la ventaja de mayor, pero menos que los productos nacionales de China. Johnson matthey (jm) se hizo cargo de la empresa química del sur de Alemania con materiales como el fosfato de hierro y litio, pero en términos de investigación, desarrollo y producción del material de titanato de litio, la inversión es insuficiente, la estabilidad de la calidad del producto.

El material doméstico de titanato de litio tiene varios aspectos de producción, como Sichuan xing to new materials co., LTD., Zhuhai silver long new energy co., LTD., Huzhou micro macro power co., LTD., Shenzhen bay, new energy materials co., LTD., hunan shanshan nuevo material co., LTD. Y la provincia de Anhui, Shenzhen, cuenta con varios fabricantes más pequeños de titanato de litio.

Sichuan xing es un fabricante profesional de material de titanato de litio, capacidad de producción anual de 3000 t, proceso de producción de titanato de litio con adaptabilidad y estabilidad del cliente, pero sin cambiar las líneas de producción y equipos existentes bajo la condición de ajuste flexible, para producir titanato de litio para diferentes requisitos del cliente y mantener la estabilidad de las especificaciones del producto. Hing puede confiar en el flujo ascendente de los recursos minerales de litio y titanio, que pueden realizar una producción coordinada desde el mineral hasta el material final, lo que puede realizar la mejora del rendimiento del producto de titanato de litio y la reducción de costos, evitar los efectos de las fluctuaciones del mercado de materias primas.

Zhuhai silver long a los Estados Unidos en 2011 completó las empresas de tecnología de nanómetros de titanio con el 53,6% de la adquisición de capital para convertirse en una de las pocas empresas nacionales con preparación de material de titanato de litio, baterías, vehículos eléctricos de titanato de litio, sistema de almacenamiento de energía, aplicaciones de carga FM como una serie de tecnologías centrales y más de 30 patentes, empresas.

Ahora el norte de la tecnología de nanómetros de titanio co., LTD. (en lo sucesivo denominado "el norte de titanio") de capacidad anual de 100 t de materiales de titanato de litio y al norte de titanio y Zhuhai silver long proporciona la alta calidad del litio ácido de titanio a nanoescala. Zhuhai Silver Long New Energy e Ishihara Industry también serán nuevos materiales de titanato de litio La investigación y el desarrollo llevaron a cabo una cooperación estratégica, el costo de los materiales aumentará con el aumento de la disminución de la producción, se espera que los próximos años estén cerca del precio de costo. de materiales de ánodo de grafito en la actualidad.

Huzhou micro macro se encuentra actualmente en la industria nacional para promover la tecnología de baterías de titanato de litio y otros tipos de baterías de carga rápida una de las empresas más exitosas.

La micro-macro producción de material de titanato de litio de Huzhou se utiliza principalmente en la producción de productos de baterías de titanato de litio. Los productos de batería de titanato de litio micro macro de Huzhou en el mercado nacional y extranjero La expansión de las aplicaciones de tecnología de titanato de litio en el mercado de almacenamiento de energía y vehículos eléctricos ha tenido un buen efecto de demostración.

La bahía de Shenzhen es actualmente el mayor proveedor de cátodos de carbón y litio eléctricos del mundo. La compañía tiene un fuerte equipo de I + D, también es uno de los redactores de titanato de litio del estándar de la industria. La bahía de Shenzhen, una sólida red de ventas también tendrá una ventaja de marketing de titanato de litio, ha introducido litio ácido de titanio recubierto de carbono y ningún producto de litio ácido de titanio recubierto de carbono 2. Sin embargo, el actual material de titanato de litio no es el producto estrella de la felpa. En el mercado de baterías de titanato de litio aún no se ha implementado, la compañía no está en la producción de material de titanato de litio en un plan a largo plazo.

2. batería de titanato de litio y su aplicación en el ámbito del vehículo eléctrico y el almacenamiento de energía

Internacional para la producción por lotes de fabricantes de baterías de titanato de litio, principalmente en el grupo de titanio y Toshiba representado por Estados Unidos. La aplicación del mercado de baterías de titanato de litio incluye principalmente vehículos eléctricos, mercado de almacenamiento de energía y aplicaciones industriales.

La fabricación de baterías de litio ácido de titanio presidente estadounidense tiene su tecnología central única, la batería de litio ácido de titanio de gran tamaño en la fabricación mundial todavía se encuentra en la posición de liderazgo y ha resuelto los problemas de la llamada "hinchazón". La cuarta generación de una sola batería de titanato de litio de 65 ah se ha utilizado para el sistema de almacenamiento de energía, en 65 ℃ circulando decenas de miles de veces sin una atenuación evidente de la capacidad.

Aplicaciones del sistema de batería de titanato de litio, el titanio para autobuses eléctricos híbridos de California se puso en funcionamiento en 2008.El índice de economía de combustible es de 106,4 kg / L es mucho más alto que el generador diésel ordinario de 23,8 kg / L. La empresa de energía natural de Hawaii de 10,5 MW parque eólico proporciona un sistema de almacenamiento de 1 MW y con la interconexión de la red eléctrica local, al mismo tiempo proporciona un servicio de soporte técnico de tres años. El sistema de almacenamiento de energía de la batería de titanato de litio se utiliza principalmente para regular la fluctuación de voltaje de la energía renovable y para controlar la tasa de carga de la unidad de 1 mw / min o menos.

La unidad de almacenamiento de energía de alta potencia de gran capacidad de titanio 1 mw es actualmente la única que obtiene más de dos años en las operaciones comerciales del campo de la red y el desempeño de la inspección de calidad por la gran capacidad de los productos de baterías de titanato de litio. Número de ciclo del sistema de almacenamiento de energía más de 500000 veces, más de 3300 MWH, la pérdida de capacidad del sistema eléctrico de carga y descarga es inferior al 2%, y no hay una atenuación obvia de la potencia.

El "SCiB" es la marca de producción por lotes de Toshiba de la batería de titanato de litio. La batería de carcasa de aluminio cuadrada de 3,2 Ah Ah, 10 y 20 Ah se utiliza principalmente para scooters eléctricos, coches eléctricos y parada automática de la batería. SCiB tiene carga rápida y las ventajas de la batería de larga duración, 10 minutos se pueden cargar en más del 90%, se repite 3000 veces la capacidad de carga y descarga, atenuación de la capacidad de energía de menos del 10%, se ha utilizado en "EV - neo scooters eléctricos a granel.

En términos de almacenamiento de energía, Toshiba por el nuevo programa de Sunshine de Japón de Dongfeng son las aplicaciones de la batería de titanato de litio a la central eléctrica de almacenamiento de energía a gran escala y al sistema de almacenamiento de energía doméstico. Otro murata corporativo de Japón se ha desarrollado utilizando titanato de litio ácido de manganeso y níquel de 5 v como la nueva batería de litio del ánodo. La diferencia de voltaje es de 3,2 V, la densidad de energía puede alcanzar los 130 wh / K canción, más que los niveles actuales de las baterías de fosfato de hierro y litio.

La producción nacional de baterías de titanato de litio ya ha tenido varias, como huzhou micro macro, Zhuhai silver long, Shenzhen bo lei gateway power industrial co., LTD., Tianjin, Sichuan xing can, citic groupama solid power supply technology co., LTD. , Hunan Shanshan y Anhui y varios fabricantes más pequeños de baterías de titanato de litio de Shenzhen。

Desde su fundación en 2006, Huzhou micro macro se ha comprometido con el desarrollo de la tecnología de titanato de litio. La empresa para su producción de baterías de titanato de litio necesita materiales de titanato de litio, membranas, electrolitos y cátodos para la integración vertical. En los últimos años, con el fin de adaptarse a la demanda del mercado, la micro macro de Huzhou con el nissan 80000 10 ah de capacidad de titanato de la batería de litio y 2 veces la capacidad de la batería de titanato de litio múltiple positiva de la batería de litio.

A finales de 2014, Huzhou micro macro 10 minutos de sistema de batería de carga rápida está equipado con más de 3000 autobuses eléctricos híbridos, principalmente exportados a Gran Bretaña, los Países Bajos y China Chongqing y otros lugares. En términos de mercado de almacenamiento de energía, Huzhou micro macro respectivamente en Vermont en los Estados Unidos y China Chongqing instaló para la modulación de frecuencia de la red eléctrica y la gestión de la demanda de energía del sistema de almacenamiento de energía de la batería de titanato de litio.

Zhuhai silver long la producción actual de productos de batería de litio tiene 20 ah titanato y 65 ah paquetes blandos de batería y 25 ah 55ah, 30 ah y batería cilíndrica, los indicadores de rendimiento han llegado a los Estados Unidos la producción de titanio titanio ácido batería de litio. Batería 100% DOD ciclos de más de 16000 veces, 10% DOD ha alcanzado 1,6 millones de veces. Estas pocas baterías han pasado la calificación de inspección y supervisión de calidad del automóvil del norte (201) por parte de la inspección de terceros.

En las aplicaciones, el nuevo autobús eléctrico puro plateado de larga duración utiliza una batería cilíndrica, de larga duración y de carga y descarga rápida de titanato de litio, la batería puede alcanzar los 30 ~ 80 km, la carga rápida solo durante 6 ~ 10 minutos, también se puede usar en la carga de electricidad del valle nocturno 30 ~ 60 minutos lento. Esta serie de modelos se ha colocado con éxito en Guangdong Zhanjiang, Hebei Handan, Shijiazhuang y otros lugares del sistema de transporte público.

Silver diseñado durante mucho tiempo para el desarrollo del transporte público de Beijing del coche archaize dang dang puesto en funcionamiento comercial en septiembre de 2014. El coche también ha sido designado como coche designado oficialmente en la reunión de la APEC en Beijing. En el mercado de almacenamiento de energía, la cooperación de plata con la red estatal y la red del sur, respectivamente, responsables del almacenamiento de 863 proyectos nacionales, para la estación de demostración de almacenamiento de escenarios de Zhang Bei y la estación de almacenamiento de energía de batería de Shenzhen Baoqing, proporcionaron respectivamente un sistema de titanato de litio de 2 2 MWH y 1600 KWH parte del módulo, el diseño de la caja de la batería y las soluciones del sistema.

Shenzhen bo lei da a través del método de procesamiento de materiales único, puede obtener un buen rendimiento de la preparación de materiales Li4Ti5O12, y a través de proyectos de investigación técnica, desde la tecnología de producción de baterías de titanato de litio, el diseño y preparación de Li4Ti5O12 de alto rendimiento ha logrado un progreso significativo, la producción actual de Los productos tienen una batería cilíndrica de 17 ah, ah y 20 ah, resuelven los problemas de la batería de titanato de litio con facilidad para el gas de sentina, obtuvieron el alto rendimiento de los productos de baterías de titanato de litio y obtuvieron la autoridad del informe de prueba de terceros.

La empresa Bo lei da del diseño de materiales de electrodo Li4Ti5O12 de alta potencia investiga materiales Li4Ti5O12 revelan mecanismo de reacción de interfaz de gas y mecanismo de solución para aplicación a gran escala en materiales de electrodo de batería Li4Ti5O12 y logró un avance significativo.

La puerta de enlace de Tianjin nos consiguió la transferencia de tecnología de producción de baterías de litio y ácido de titanio, y se combinó con sus años en la acumulación de tecnología de producción de baterías de energía de paquete blando de polímero y vive solo. La empresa superó con éxito el problema del gas de sentina, tiene la producción por lotes de tecnología y capacidad de batería de titanato de litio individual de gran tamaño, la capacidad de la batería alcanza los 60 Ah, los envíos totales acumulados de 20 millones de Ah.

Puede soportar más de 10 c de carga continua y descargar la batería, la vida útil de más de 20000 veces, el rango de temperatura es de - 40 ~ 60 ℃, se utiliza principalmente en el bus de carga rápida y la central eléctrica de almacenamiento de energía FM.

Desarrollo de la tecnología de baterías de titanato de litio y su dirección de desarrollo

1. El desarrollo de la tecnología de baterías de titanato de litio en China

La tecnología de la batería de titanato de litio en nuestro país, la competencia de varias baterías de almacenamiento de energía debe poseer la ventaja de las condiciones geográficas y humanas. Ligera en términos de vida útil, y la vida útil prolongada de la batería de titanato de litio es mucho mejor que los diversos tipos de baterías de plomo-ácido; Su eficiencia, costo y rendimiento electroquímico es mejor que el sistema de batería de vanadio de flujo y azufre de sodio.

Los productos de baterías de iones de litio en los principales mercados son aparatos portátiles como teléfonos móviles y computadoras portátiles. La cantidad de teléfonos móviles y portátiles de China es grande, pero la mayoría no pertenecen a marcas nacionales. Electricidad de litio nacional en productos electrónicos portátiles porque la capacidad de ventas de electricidad de litio se pierde en Japón y el producto de Corea del Sur.

Sin embargo, la aplicación de la tecnología de titanato de litio es un mercado de vehículos eléctricos híbridos, aplicaciones industriales especiales y aplicaciones de almacenamiento de energía como FM y soporte de voltaje de red, etc. Estos mercados en el mundo aún se encuentran en su infancia, que se desconocía a la perfección. Se espera que la tecnología de titanato de litio sea un actor importante en estos mercados.

La población de China representa aproximadamente una quinta parte de todo el mundo. Debido a la gran población, el mercado de vehículos eléctricos, almacenamiento de energía y aplicaciones industriales de China es un mercado enorme que las empresas multinacionales de muchos países codician. En los últimos años, el gobierno chino concede gran importancia al desarrollo de la industria de almacenamiento de energía y vehículos eléctricos, todo tipo de estado fomenta la introducción de la política. El sistema de batería de titanato de litio chino en Chongqing y el autobús eléctrico híbrido europeo, la estación de Baoqing de demostración de almacenamiento de escenarios de Zhang Bei y la estación de energía de almacenamiento de energía de Shenzhen han estado en la aplicación comercial de datos acumulados durante años.

Además, la cadena de la industria de la electricidad de litio hacia arriba y hacia abajo ya es pequeña, además del suministro completo de materiales de batería y capacidad de fabricación de equipos, la capacidad de producción de la batería de litio y Japón y Corea tres puntos. Esto hace que los fabricantes de baterías de iones de litio en China de la transición tradicional de producción de electricidad de litio a la producción de baterías de titanato de litio tengan las condiciones congénitas.

En la producción de material de titanato de litio en China ya se ha tenido una lata como Sichuan xing, pulmón de plata de Zhuhai, micro macro de Huzhou, etc. Hay tanto solidez como experiencia en la empresa. Con respecto a la producción de baterías de titanato de litio se destacan en nombre de la empresa micro macro macro Huzhou, Zhuhai, Shenzhen bo lei da, puerta de enlace de Tianjin, etc.

Estas empresas han estado en el país y en el extranjero, el almacenamiento de energía y vehículos eléctricos estableció previamente sus propios canales de venta en el mercado. Especialmente vale la pena señalar que Shenzhen bo lei ha producido desde la producción de materiales hasta la integración de la batería y el sistema de una serie de tecnología patentada y derechos de propiedad intelectual, es una rara industria china de electricidad de litio con derechos de propiedad intelectual independientes del fabricante.

2. Materiales de titanato de litio, baterías y cuellos de botella en la producción de baterías

Ahora que la tecnología tiene muchas otras baterías de litio titanato de litio superioridad incomparable, ¿por qué hasta ahora algunas aplicaciones en el campo de la industria energética de China e incluso la energía mundial? La razón tiene los siguientes tres aspectos:

1) Material de titanato de litio en la producción de materiales de titanato de litio La producción en principio no es complicada. Pero para los materiales de ánodo para baterías de iones de litio, no solo es necesario prestar atención a que el material tenga un área de superficie específica adecuada, tamaño de partícula, densidad y propiedades electroquímicas, etc., también debe poder adaptarse a la tecnología de producción en masa de la batería de litio. El material de titanato de litio en muchas líneas de producción de baterías de iones de litio tradicionales no puede producir una producción normal es una de las razones del valor de pH del material para 11 o 12, una fuerte absorción de humedad.

(2) producción de baterías de titanato de litio de hecho, la línea de producción de baterías de iones de litio convencional que se utiliza directamente para producir productos de baterías de litio con ácido de titanio no es como reemplazar el grafito con material de titanato de litio. Porque el requerimiento de material de titanato de litio para la humedad es mucho mayor que la producción de baterías de iones de litio convencionales. Para controlar la humedad, es necesario realizar algunos preparativos para adaptarse a los requisitos especiales de la producción de baterías de titanato de litio. Además, algunos equipos de producción también deben realizar una mejora correspondiente. Si es una palabra condicional, lo mejor puede especialmente diseñado para productos de baterías de titanato de litio a una estructura compacta, pequeño volumen, completamente cerrada la automatización de la línea de producción.

(3) paquete de batería de titanato de litio, a diferencia de las baterías de iones de litio convencionales, la producción de batería de titanato de litio en el hogar y en el extranjero se aplica en grupo después de un período de tiempo, a menudo se ve un paquete blando de batería de monómero con gases traza. Estos son gases y humos, baterías nuevas en diferentes. El primero puede a través del proceso de producción para quitar la batería. Pero este último está en el proceso de nuestra batería, o bajo la condición del proceso actual es difícil de evitar.

El autor piensa que estudiar el mecanismo de reacción química del ciclo que produce el gas debería ser un buen tema de investigación. Además, debido a la tecnología de la batería de titanato de litio es una de las ventajas de su alto rendimiento de potencia. Aunque la batería en sí puede soportar una gran carga y descarga de corriente, el grosor de la batería de monómero aún no es adecuado para aplicaciones de alta potencia porque la batería es demasiado gruesa y hará que la gran corriente generada sea difícil de calentar. Por lo tanto, para baterías de titanato de litio de alta potencia, la estructura de celda de paquete grande, delgado y suave sigue siendo una opción razonable.

3. La dirección de desarrollo futuro de la tecnología de titanato de litio

Finalmente, el material de titanato de litio completo y necesario resume como las ventajas y desventajas del cátodo de la batería de iones de litio, ventaja: alta seguridad, larga vida útil, rango de trabajo de alta y baja temperatura amplia, alta potencia, bajo costo y protección ambiental verde. Desventaja: baja densidad de energía del material de titanato de litio, la imbibición de agua es fuerte, la batería es producida por altos requisitos ambientales, el proceso de producción para hacer la actualización correspondiente, el nuevo proceso necesita invertir el equipo necesario y un mayor requisito de control de humedad, así como la aplicación del mercado de baterías de titanato de litio no se ha abierto del todo.

Conclusión

En el desarrollo actual de nueva energía ha sido fuertemente promovido por el gobierno chino y sus industrias relevantes del medio ambiente, cómo promover la tecnología de baterías de titanato de litio y su aplicación en vehículos eléctricos y almacenamiento de energía en el mercado de la industria de baterías de titanato de litio en China es ahora o nunca, como el presente. Para pulmón de plata nacional de Zhuhai, micro macro de Huzhou, Shenzhen bo lei puede alcanzar, Sichuan xing, la bahía de Shenzhen, etc., tienen la ventaja de que una parte de los derechos de propiedad intelectual independientes y los canales de ventas empresariales deben ser ventajosos. Mucha gente no se da cuenta de que la propiedad intelectual de China en la ventaja de la tecnología de titanato de litio, que se compone principalmente de la batería de fosfato de hierro y litio, es el llamado "químico convencional" que no tenía.

El desarrollo de material de cátodo de alta capacidad y alto potencial para mejorar la densidad de energía de la batería de titanato de litio se está poniendo al día con Japón y Corea del Sur, una medida inteligente. Por supuesto, al mismo tiempo, se debe investigar el sistema químico de la batería de iones de litio, como el electrolito de alto potencial y el diafragma antioxidante, como la investigación. El desarrollo de la industria de la electricidad de litio de la batería de titanato de litio y la tecnología de los esfuerzos de China será el aumento de los vehículos eléctricos, el almacenamiento de energía y los rendimientos atractivos del mercado de aplicaciones industriales.

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