23 años de personalización de baterías
Jun 11, 2019 Pageview：351
Gracias al desarrollo de vehículos de nueva energía, las baterías de energía están en el viento del desarrollo de alta velocidad, y el desarrollo de vehículos de nueva energía también ha planteado requisitos más altos para el rendimiento de las baterías de energía. El Plan de acción para el desarrollo de la industria de baterías de energía para automóviles se propone en el "Plan de acción para el desarrollo de la industria de baterías de energía para automóviles". Para 2020, la relación entre el nuevo monómero de la batería de iones de litio y la energía es de más de 300w / kg. Para 2025, la relación entre el monómero de la celda de potencia y la energía del nuevo sistema alcanzará los 500w / Kg.
Bajo el doble impulso de la política y el mercado, las baterías eléctricas deben desarrollarse en la dirección de alta densidad de energía, alto rendimiento de ciclo y alto rendimiento de seguridad. Esto requiere que las instituciones y empresas de investigación realicen mejoras en materiales positivos, negativos y electrolíticos. Las baterías de estado sólido, el electrodo negativo de silicio, los materiales ternarios con alto contenido de níquel y los polos positivos de manganeso ricos en litio se consideran las principales rutas tecnológicas desarrolladas por las empresas en los últimos años.
Electrodo positivo de manganeso rico en litio: material ideal con bajo contenido de metales preciosos
En 2025, el objetivo técnico de la batería de monómero es alcanzar 400 Wh / kg de energía. El desarrollo de materiales polares positivos nuevos, más eficientes y energéticamente eficientes para superar y reemplazar los materiales polares positivos defectuosos existentes se ha convertido en un tema de investigación candente. Entre los materiales de electrodo positivo conocidos, la capacidad de descarga de los materiales de electrodo positivo de manganeso ricos en litio es de más de 250 mAN / g, que es casi el doble de la capacidad real de los materiales de electrodo positivo comercializados. Al mismo tiempo, este tipo de material está dominado por manganeso más barato y el contenido de metales preciosos es pequeño. En comparación con los materiales de electrodo positivo ternario de litio-cobalto y níquel-cobalto-manganeso de uso común, no solo es de bajo costo sino también seguro. Por lo tanto, los materiales de electrodos positivos de manganeso ricos en litio se consideran materiales ideales para la próxima generación de baterías de litio.
¿Cuánto tiempo se tarda en alcanzar los 500wh / Kg? Descripción general de la tendencia de desarrollo de los materiales para baterías de litio
Muchas empresas, incluidas Dangsheng Technology, Jiangte Electric y AVIC Lithium, están intensificando la investigación y el desarrollo de materiales de electrodos positivos a base de manganeso y litio. El Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China mejoró la atenuación de voltaje del ciclo positivo del manganeso rico en litio y alcanzó el objetivo de atenuación de voltaje en 2 pulgadas después de 100 semanas, logrando un progreso significativo. El equipo de la Universidad de Pekín desarrolló por primera vez un electrodo positivo de base de manganeso rico en litio con una capacidad de 400 mAh / g, que puede alcanzar una meta de 400 W / kg.
En la actualidad, la aplicación completa del electrodo positivo de base de manganeso rico en litio todavía tiene problemas técnicos como reducir la primera pérdida de capacidad irreversible, mejorar el rendimiento de la relación y el ciclo de vida, y suprimir la atenuación de voltaje del proceso del ciclo.
Material ternario con alto contenido de níquel: 2018 es el primer año de desarrollo
Según el estudio del punto de partida, la producción de 2018 de níquel cobalto manganeso llegará a 47 GWh, que aumentará en 32 grados con respecto al año pasado, mientras que la producción de ácido de litio cobalto será solo de 19 GWh, que es solo 5 grados más alta que la anterior. año. Debido a la escasez de cobalto y al continuo aumento de los precios del cobalto, las empresas de baterías han promovido activamente el alto contenido de níquel de los materiales ternarios. Al reducir la proporción de cobalto en las baterías para reducir los costos, el contenido de cobalto de NCM811 es solo 6.06.
El material de níquel-cobalto-manganeso tiene una alta densidad de energía, un rendimiento electroquímico estable y tiene ventajas como alta capacidad y bajo costo. En el futuro, reemplazará gradualmente el fosfato de hierro y litio y las baterías ternarias ordinarias. En la actualidad, empresas como Sheng Technology, Sugiyama y Beiterui ya han alcanzado las condiciones de producción en masa del NCM811, y se considera que 2018 es el primer año del desarrollo de materiales ternarios con alto contenido de níquel.
Batería sólida: material sólido que reemplaza el diafragma y el electrolito
Las baterías totalmente sólidas son reconocidas en la industria y la academia como una de las direcciones principales para la siguiente fase del desarrollo de baterías.
¿Cuánto tiempo se tarda en alcanzar los 500wh / Kg? Descripción general de la tendencia de desarrollo de los materiales para baterías de litio
Por un lado, la tecnología de baterías totalmente sólidas es la única forma de que las baterías se miniaturicen y se adelgacen. El volumen del diafragma y el electrolito juntos representa casi 40 pulgadas de volumen de batería. Si el diafragma y el electrolito se reemplazan con materiales sólidos, la distancia entre los polos positivo y negativo se puede acortar a unas pocas micras y el grosor de la batería se puede reducir considerablemente.
Por otro lado, en comparación con las baterías de litio generales, la densidad de energía de las baterías totalmente sólidas se ha incrementado considerablemente, alcanzando los 300-400Wh / kg, mientras que las baterías de iones de litio son generalmente de 100-220Wh / kg. La alta seguridad es también uno de los factores impulsores importantes para el desarrollo de baterías totalmente sólidas. Desde el punto de vista de la seguridad, los electrolitos de las baterías de litio tradicionales son líquidos orgánicos que se oxidan y descomponen para producir gases a altas temperaturas, que son propensos a la combustión y aumentan considerablemente. mucho mejorado.
En la actualidad, la batería de polímero de estado sólido desarrollada por el Instituto de Energía de Qingdao de la Academia de Ciencias de China puede alcanzar una densidad de energía de 300 Wh / kg. La batería inorgánica de litio de estado sólido desarrollada por el Instituto de Materiales de Ningbo de la Academia de Ciencias de China tiene una densidad de energía de 240 Wh / kg. Además, la agencia está cooperando con la industria del litio. Promover su industrialización. El producto está previsto para la producción en masa en 2019. Dentro de la industria, los líderes en baterías, incluidos Toyota, Panasonic, Samsung, Mitsubishi y Ningde, han invertido en I + D y el despliegue de baterías de estado sólido.
Las baterías de estado sólido son sin duda una de las rutas tecnológicas dominantes en el futuro, pero aún existen problemas como altos costos, procesos de preparación complejos y tecnología insuficiente. También es urgente resolver problemas como un bajo rendimiento del multiplicador, una gran resistencia interna, una gran caída de presión cuando se descarga un multiplicador alto y una carga poco realista. Aún queda camino para lograr la comercialización a gran escala.
Silicio negativo: dos o tres años más
El material de silicona-carbono es actualmente el nuevo material de electrodo negativo de alta densidad de energía más comercializado. SPIR espera que la industria del material de carbono de silicio comience a embarcarse verdaderamente en la gran etapa del material de electrodo negativo de batería de litio en la segunda mitad de 2018, y también lo será en los próximos dos o tres años. Marcará el comienzo de una gran explosión, la industria tiene un futuro brillante.
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La densidad de energía teórica ultra alta de los compuestos de carbono de silicio puede aumentar significativamente la capacidad específica de los monómeros. Además, tiene las ventajas de una baja degradación del voltaje de litio y el respeto al medio ambiente. Se considera un material de electrodo negativo ideal para reemplazar el grafito. Con el desarrollo de vehículos de nueva energía, se plantean mayores requisitos para la energía específica de las celdas de potencia. En el futuro, el grafito será reemplazado gradualmente por materiales de electrodo negativo de silicio.
A diciembre de 2017, las 8 principales empresas de materiales negativos en China están aumentando básicamente su capacidad para expandir sus materiales de silicio y carbono, y también hay una serie de nuevos participantes en la industria que participan en el diseño de materiales negativos de silicio y carbono, y su nueva capacidad de producción será 2018-2019. Comenzó la producción uno tras otro. BYD, la era de Ningde, Guoxuan Gaoke, Beiterui, acciones de Shanshan, Lishen, Bic, Wanxiang, etc. han iniciado el diseño de materiales de electrodos negativos de silicio.
Aunque todavía existen problemas como el alto costo, la tecnología difícil y la industria de soporte imperfecta, la perspectiva de una aplicación a gran escala sigue siendo prometedora.
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