Perspectivas de desarrollo de la industria de las baterías de litio

Este trabajo analiza la aplicación de las baterías de litio, que se utilizan principalmente en vehículos de nueva energía, bicicletas eléctricas, herramientas eléctricas y otros campos, y les proporciona nuevos gastos de energía que ahorran energía. Entre ellos, la escala de aplicación de vehículos de nuevas energías ha alcanzado un máximo del 57%. La proporción de bicicletas eléctricas y herramientas eléctricas y otras aplicaciones representó el 14% y el 29%, respectivamente. En el contexto de un suministro insuficiente de energía no renovable y una grave contaminación ambiental en el mundo, los cinco principales conceptos de desarrollo de innovación, coordinación, verde, apertura y participación durante el período del XIII Plan Quinquenal insistieron en promover la producción y aplicación de vehículos de nueva energía en lugar de los tradicionales. Con el continuo aumento de la demanda de vehículos de nueva energía, la industria de las baterías de litio tendrá un gran espacio de mercado en un futuro próximo.

En los últimos años, debido a las ventajas de desarrollo del almacenamiento y la limpieza de la energía de la batería de litio, se ha convertido en la tecnología de batería líder en los principales mercados de aplicaciones, incluidos los equipos móviles, el almacenamiento de energía en la red y los vehículos eléctricos, entre los cuales los vehículos eléctricos son las principales áreas de aplicación. . En la etapa actual, el mundo está promoviendo activamente la sustitución y aplicación de nuevas fuentes de energía. De 2014 a 2016, el mercado global de energía de baterías de litio ha crecido de $ 2,831 millones a $ 9,3 mil millones, con una tasa de crecimiento compuesto anual promedio del 80%. En 2017, con la expansión de la I + D global y la inversión en vehículos de nueva energía, es posible estimar que el tamaño del mercado de baterías de litio de energía global superará los 13.000 millones de yuanes.

Con el rápido calentamiento del mercado mundial de automóviles de nueva energía, los principales fabricantes de baterías de iones de litio han aumentado el diseño de su capacidad de producción para baterías automotrices y los envíos han aumentado significativamente. Desde el punto de vista interno, bajo el impulso del rápido calentamiento del mercado de vehículos de nueva energía, el envío de baterías de iones de litio en China en 2014 aumentó un 293,33% interanual, hasta situarse en 5,9 GWh. Con el lanzamiento continuo de vehículos de nueva energía, la demanda interna de baterías eléctricas crecerá rápidamente. En 2016, el envío de baterías de litio de China fue de aproximadamente 30,5 GWh, un aumento del 79,41% interanual, un aumento que ha disminuido con respecto al año anterior. En el primer semestre de 2017, China Power Lithium Battery envió 16 GWh y se espera que el volumen de envío anual alcance los 42,8 GWh.

En 2016, diez empresas nacionales que cotizan en bolsa involucradas en el negocio de baterías de litio eléctricas anunciaron el estado operativo de su empresa y la escala del negocio de baterías de litio eléctricas. Los ingresos operativos de China Xuangaoke Power Lithium Battery fueron de 4.075 millones de yuanes, lo que representa el 85,64% de los ingresos operativos. Incrementado en un 90,84%. El negocio de baterías de energía de la empresa logró unos ingresos operativos de 2.731 millones de yuanes. Mengli Power Company de CITIC Guoan logró unos ingresos operativos de 1.063 millones de yuanes, un aumento del 95,89% con respecto al mismo período del año anterior. Los ingresos del negocio de baterías de litio integradas de Chengfei fueron de 1.414 millones de yuanes, un aumento interanual del 41,41%. Impulsadas por la política y la demanda posterior, las empresas que operan con baterías de litio deben prestar atención a la investigación, el desarrollo y la aplicación del rendimiento de la batería para mejorar la competitividad integral de la empresa.

(1) El voltaje de operación de una sola batería es tan alto como 3.7 V, que es 3 veces mayor que el de la batería de níquel-cadmio, la batería de níquel-hidruro metálico y casi 2 veces el de la batería de plomo-ácido. Esta es también una razón importante por la que la batería de litio es más alta que la energía. Por lo tanto, al formar una batería de potencia con el mismo voltaje, el número de series utilizadas por las celdas de litio será mucho menor que el de las celdas de plomo-ácido y las de hidruro metálico de níquel. Si el número de celdas en la celda de potencia es mayor, cuanto mayor sea el requisito de consistencia de las celdas de la batería, más difícil será la vida útil. Después de que la batería tiene un análisis de problemas durante el uso real, generalmente son una o dos de las celdas individuales las que tienen problemas y luego causan problemas con todo el grupo de baterías. Por lo tanto, no es difícil entender por qué la batería de plomo-ácido de 48V tiene una respuesta más alta que la batería de plomo-ácido de 36V. Desde este punto de vista, la electricidad de litio es más adecuada para las baterías de potencia. Usar. Por ejemplo, 36V de litio requieren solo 10 monómeros, mientras que las celdas de plomo-ácido de 36V requieren 18 celdas de monómero, es decir, 3 baterías de 12V, y cada celda de plomo-ácido de 12V tiene seis celdas individuales o seis celdas de monómero.

Batería de litio

Batería de litio

(2) Peso ligero, más grande que la energía, hasta 150 H / kg, que es el doble que el de las baterías de hidruro metálico de níquel y cuatro veces el de las baterías de plomo-ácido, por lo que el peso es de un tercio a un cuarto de plomo. baterías ácidas de la misma energía. Desde este punto de vista, el litio consume menos recursos. Además, debido a las reservas relativamente grandes de elementos utilizados en las baterías de litio y manganeso, el costo de las baterías de litio puede reducirse aún más en comparación con las baterías de plomo ácido e hidruro metálico de níquel. Las baterías de litio para bicicletas eléctricas pesan de 2,2 a 4 kg, las baterías de plomo-ácido pesan de 12 a 20 kg, los pesos eléctricos de litio son alrededor de un cuarto a un tercio de las baterías de plomo-ácido y son aproximadamente 10 kg más ligeros que las baterías de plomo-ácido (Baterías de 36V, 10Ah). El peso de la batería se redujo en un 70%. El peso total del vehículo se redujo en al menos un 20%. Además, los tranvías de litio en general son bicicletas eléctricas simples. Debido a que las baterías y los vehículos son livianos, las baterías del mismo voltaje y capacidad tienen un mayor kilometraje. Los vehículos eléctricos ordinarios pesan más de 40 kilogramos, mientras que las bicicletas eléctricas con batería de litio pesan de 7 a 26 kilogramos. Las mujeres y los ancianos pueden moverse fácilmente, la conducción de mano de obra también es muy ligera, el ocio deportivo y ambos. (3) De tamaño pequeño, hasta 400 W / L, y de la mitad a un tercio del tamaño de una batería de plomo-ácido. Proporciona una estructura más razonable y una forma más hermosa de las condiciones de diseño, el espacio de diseño y las posibilidades. En esta etapa, debido a las limitaciones de volumen y peso de las baterías de plomo-ácido, las ideas de diseño de los diseñadores se han visto muy limitadas, lo que ha dado como resultado la fase actual de bicicletas eléctricas en la estructura y apariencia de "mil coches", similar a unos a otros, y monótonos. El uso de baterías de litio proporciona a los diseñadores más espacio y condiciones para mostrar ideas de diseño y estilos de diseño. Por supuesto, también conduce a varios tamaños de baterías de litio para bicicletas eléctricas, lo que no favorece el desarrollo de baterías de litio. La industria de las baterías de litio también necesita formular normas nacionales para las baterías de iones de litio para bicicletas eléctricas lo antes posible para acelerar el reemplazo de las baterías de plomo-ácido por baterías de litio-eléctricas en el campo de las bicicletas eléctricas. Por supuesto, las baterías de litio son diferentes materiales en proceso de desarrollo continuo, y el volumen de baterías en diferentes procesos es muy diferente. Cómo unificar también es un punto difícil.

(4) El ciclo de vida es largo y el número de ciclos puede llegar a 1000 veces. En términos de mantenimiento de la capacidad del 60%, el 100% de las baterías se pueden llenar y descargar más de 600 veces, con una vida útil de hasta 3-5 años y una vida útil de aproximadamente dos a tres veces la de plomo-ácido. células. Con la innovación de la tecnología y la mejora de los equipos, la duración de la batería será cada vez más larga y el precio será cada vez más alto. (5) Baja tasa de autodescarga, menos del 5% por mes.

(6) Permite un amplio rango de temperatura de funcionamiento, buen rendimiento a baja temperatura, las baterías de litio pueden funcionar entre -20 ° C y +55 ° C, especialmente adecuadas para uso a baja temperatura, mientras que las baterías acuosas (como las baterías de plomo-ácido , baterías de hidruro metálico de níquel) se encuentran a bajas temperaturas, debido a la escasa liquidez de los electrolitos, el rendimiento se reducirá considerablemente.

(7) No hay efecto de memoria, por lo que no necesita descargar como las baterías de níquel-cadmio y las baterías de níquel-hidruro metálico antes de cada carga, y puede cargarlas en cualquier momento y en cualquier lugar. La profundidad de la carga y descarga de la batería tiene poco efecto en la vida útil de la batería y se puede cargar por completo. Nuestra prueba de ciclo está completamente cargada.

(8) Es especialmente adecuado para pilas de energía. Además del alto voltaje de las celdas de litio, los paneles protectores de las baterías de litio pueden realizar un monitoreo de alta precisión y una gestión inteligente de baja potencia de cada celda. Tiene una sobrecarga perfecta, sobredescarga, temperatura, sobrecorriente, protección contra cortocircuitos, función de autorrecuperación de bloqueo y función de carga equilibrada confiable, que extiende en gran medida la vida útil de la batería. Otros tipos de baterías (como las baterías de plomo-ácido) son propensos a problemas como la sobrecarga y descarga excesiva de la batería debido a la consistencia de la batería, el cargador, etc.durante el uso (debido a varias razones, como el costo, etc.). Cada celda individual no se puede monitorear y proteger en un paquete de baterías de plomo-ácido).

(9) Las baterías de litio no contaminadas no contienen sustancias tóxicas, por lo que se denominan "baterías ecológicas" y están respaldadas por el estado. Con baterías de plomo-ácido y baterías de cadmio-níquel en presencia de sustancias nocivas plomo y cadmio, el estado inevitablemente fortalecerá la supervisión y la gestión (la eliminación de las devoluciones de impuestos a la exportación para baterías de plomo-ácido, el aumento de los impuestos sobre los recursos de plomo y las restricciones a la exportación). de bicicletas eléctricas de plomo ácido), y las empresas correspondientes. El costo también aumentará. Aunque las baterías de litio no están contaminadas, se consideran desde la perspectiva de la conservación de recursos. También se deben considerar la recuperación de baterías de litio, la seguridad en el reciclaje y la recuperación de costos. (10) Existen riesgos potenciales de seguridad; Debido a la alta energía de las baterías de litio y la escasa estabilidad de los materiales, la electricidad de litio es propensa a problemas de seguridad. Los fabricantes de renombre mundial de baterías para teléfonos móviles y computadoras portátiles (los materiales positivos son el ácido de litio y cobalto y los materiales ternarios), empresas japonesas como Sanyo y Sony exigen que la tasa de explosión de las baterías se controle por debajo de 40 ppb (una mil millonésima de mil millones ). Las empresas nacionales pueden alcanzar ppm (una millonésima parte de un millón) y la capacidad de las celdas de energía es más de cien veces la capacidad de los teléfonos móviles. Por lo tanto, los requisitos de seguridad para la electricidad de litio son extremadamente altos. Aunque las baterías de ácido de cobalto de litio y las baterías triplex tienen las ventajas de un peso más ligero y un tamaño más pequeño, no son adecuadas para su uso en vehículos eléctricos.

(11) Precios altos; Las baterías de litio con el mismo voltaje y la misma capacidad cuestan entre 3 y 4 veces más que las de plomo ácido. Con la expansión del mercado de baterías de litio, la reducción de costos, la mejora del rendimiento y el aumento del precio de las baterías de plomo-ácido, es probable que el precio de las baterías de litio supere a las de plomo-ácido.

En general, el voltaje de la batería del teléfono móvil es de 3,7 V, pero el voltaje del cargador general es de 5 V, pero no afectará el uso, porque no se vende un cargador de teléfono móvil de 3,7 V. No sobrecargue baterías nuevas

Para la "activación" de baterías de iones de litio recién compradas, hay muchos argumentos: El tiempo de carga debe superar las 12 horas y hacerlo tres veces para activar la batería. Este "las primeras tres cargas deben cargarse durante más de 12 horas" es obviamente una continuación de las baterías de níquel (como el níquel cadmio y el níquel hidrógeno). Por lo tanto, se puede decir que esta declaración está tergiversada al principio. Las características de carga-descarga de las baterías de litio y las baterías de níquel son muy diferentes, y puede quedar muy claro que todos los datos técnicos formales serios enfatizan que la sobrecarga y la descarga excesiva causarán un gran daño a las baterías de litio, especialmente a las baterías de iones de litio líquidos. , la carga se realiza mejor de acuerdo con el tiempo estándar y los métodos estándar, especialmente sin sobrecargar durante más de 12 horas.

Entonces, ¿es necesario activar la batería? La respuesta es sí, ¡debe activarse! Sin embargo, este proceso lo realiza el fabricante y no tiene nada que ver con el usuario. El usuario no tiene la capacidad de completarlo. El verdadero proceso de activación de las baterías de litio es el siguiente: la carcasa de la batería de iones de litio inyecta el electrolito, el sello, en una carga de presión constante y luego se descarga, de modo que se llevan a cabo varios ciclos para que el electrodo se penetre completamente y el El electrolito se activa completamente hasta que se alcanza la capacidad. Hasta que sea necesario, este es el proceso de activación: la capacidad dividida, lo que significa que la batería de iones de litio se ha activado en la mano del usuario después de la fábrica. Además, el proceso de activación de algunas de estas baterías requiere que la batería esté en un estado abierto. Después de la activación, se sellará. A menos que tenga un dispositivo de producción central, ¿cómo lo completa?

Sin embargo, ¿por qué algunas instrucciones del producto dicen que se recomienda a los usuarios que utilicen las primeras tres veces para cargar y descargar completamente el teléfono móvil? ¿No es esa activación? De hecho, el caso es que, cuando la batería se entrega, luego se vende, y luego en manos del usuario, pasará por un período de tiempo, un mes o varios meses, por lo que el material de los electrodos de la batería " pasivación ", cuando la capacidad es inferior a la normal. También se acorta el tiempo de uso. Sin embargo, las baterías de litio se activan fácilmente. Siempre que la batería se active después de 3-5 ciclos normales de carga y descarga, la batería se puede activar y se puede restaurar la capacidad normal. Debido a las características de la propia batería de litio, se determina que casi no tiene efecto memoria. Por lo tanto, la nueva batería de litio del usuario no requiere métodos ni equipos especiales durante el proceso de activación.

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