23 años de personalización de baterías
Dec 05, 2019 Pageview：1069
Presentamos la batería de litio ternaria en el artículo anterior y pensamos que se convertiría en el tipo de batería principal en la batería de potencia, especialmente en el campo de los automóviles de pasajeros. En comparación con la batería de fosfato de hierro y litio, tiene mayor energía específica y relación, potencia, más en línea con las necesidades de los automóviles de pasajeros. En el pasado 2017, la batería ternaria de China alcanzó 15GWh, lo que representa el 44,71%, aunque ligeramente más baja que la batería de fosfato de hierro y litio, pero con la potencia del automóvil eléctrico de un automóvil de pasajeros, podemos esperar que pronto se convierta en la primera.
Sin embargo, vale la pena señalar que la batería de litio ternaria de nuestro país es principalmente una batería NCM, no la batería de litio ternaria NCA utilizada en Tesla. Entonces, cuál es la diferencia entre los dos, el desarrollo futuro es cómo nos reuniremos para entender.
En primer lugar, NCM o NCA se refiere al material del electrodo positivo de la batería. NCM significa que el material del electrodo positivo está compuesto de tres materiales de níquel, cobalto y manganeso, y el material del electrodo positivo de NCA está compuesto de níquel, cobalto y aluminio. Son las iniciales químicas de elementos relacionados. Se puede observar que los dos primeros de los dos materiales ternarios son iguales, tanto el níquel como el cobalto, siendo solo el último diferente, siendo el primero el manganeso y el segundo el aluminio.
Un hecho básico es que a medida que aumenta el contenido de níquel, aumenta gradualmente la capacidad específica del material del cátodo ternario y aumenta la densidad de energía de la celda. Por lo tanto, en la batería NCM, según el contenido de los tres, el material NCM se puede dividir en NCM111, NCM523, NCM622, NCM811, etc., donde los últimos números representan la proporción de los tres. Bajo la demanda de una autonomía cada vez mayor, la energía específica de la batería debe ser mayor. Junto con el aumento del precio del cobalto como metal raro, el NCM811 del sistema de alto contenido de níquel se convertirá en una importante dirección de desarrollo en el futuro.
La proporción común de níquel-cobalto-aluminio en NCA es 8: 1,5: 0,5 y el contenido de aluminio es muy pequeño. Por lo tanto, se puede entender que está cerca de un material binario, y Al (metal de transición) sustituye al manganeso, y el óxido de litio, níquel, cobalto y manganeso pasa a través del ion. El dopaje y el revestimiento de la superficie se modifican, y el dopaje iónico puede mejorar la estabilidad del material y mejorar el rendimiento del ciclo del material. Sin embargo, en el proceso de producción, dado que el Al es un metal anfótero y no se precipita fácilmente, existe un umbral para el proceso de fabricación del material NCA.
Debido a las altas barreras técnicas de los materiales NCA, la capacidad de producción actual se concentra principalmente en Japón y Corea del Sur, y la producción en masa de China es relativamente pequeña. Los principales proveedores incluyen Sumitomo, Japan Chemical Industry Co., Ltd. y Toda Chemical (Toda), y las coreanas Ecopro y GSEM también venden una pequeña cantidad de productos. Entre ellos, Toda suministra principalmente AESC de Japón y LGC de Corea del Sur, Sumitomo suministra principalmente a Panasonic y PEVE, y el cliente correspondiente de Ecopro de Corea es SDI.
Las baterías NCA no se han producido en masa en China. Las principales dificultades son:
1. La estabilidad térmica del material con alto contenido de níquel bajo el estado de carga es deficiente, lo que da como resultado una disminución de la seguridad de la batería, lo que hace que el fabricante de la batería y los usuarios del producto final tengan preocupaciones sobre la seguridad de la batería NCA. y necesita diseñar desde el núcleo de la batería y el sistema de energía. Y el uso de la fuente de alimentación y otros aspectos del sistema para un diseño de seguridad confiable.
En segundo lugar, hay una producción importante de gas durante el proceso de carga y descarga, lo que provocará que la batería se abulte y se deforme, el ciclo y la vida útil se reduzcan y la batería presenta riesgos potenciales para la seguridad. Por lo tanto, la batería NCA generalmente está hecha de una caja de batería cilíndrica resistente a la presión, que reduce la producción de gas para controlar el problema de deformación y abultamiento de la batería.
En tercer lugar, la NCA requiere que la humedad se controle por debajo del 10% en todo el proceso de producción de la batería, mientras que otros materiales actualmente solo requieren un control estricto de la humedad durante el proceso de inyección de líquido. Esto plantea un gran desafío para las empresas nacionales.
Aún no hay datos publicados, y la densidad de energía, la seguridad y el rendimiento de costos de NCA y NCM811 se pueden comparar en detalle. Es difícil decir si es mejor o peor. Sin embargo, algunos expertos señalaron que NCA y NCM811 tienen un rendimiento relativamente similar, pero el NCM811 tiene un precio ligeramente más económico. Además, la batería del sistema NCA no es perfecta. Si desea aumentar aún más la densidad de energía, debe continuar produciendo un gran volumen basado en el 21700, lo que planteará mayores desafíos para la gestión de la seguridad de la batería. Por estas razones, la producción actual de baterías NCA en China es relativamente pequeña y razonable. En 2017, la carga de baterías NCA fue de solo 286,5MWh.
Sin embargo, el autor consultó la información relevante de Tesla y descubrió que Panasonic lanzó recientemente una batería NCA 21700 junto con Tesla. La densidad de energía del monómero es cercana a los 300Wh / kg, que es aproximadamente un 10% más alta que los 250Wh / kg de la batería 18650 original. Es casi la batería de iones de litio con mayor densidad de energía del mundo. Esta cifra es mucho más alta que el nivel de densidad de energía de 200Wh / kg de la celda de batería NCM523 con la tasa de uso doméstico más alta, y también es significativamente más alta que el nivel de densidad de energía de la batería NCM811 que recién está emergiendo y es líder en China. es decir, el monómero más alto es 250 Wh / kg. El sistema tiene un nivel máximo de 200Wh / kg. Por lo tanto, para las baterías NCA, todavía es necesario desarrollar. Afortunadamente, la mayoría de las empresas de baterías nacionales ya han tomado medidas a este respecto, solo para ver cuándo pueden romper las barreras técnicas y formar capacidades de producción en masa.
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