Cómo mejorar la densidad de energía y los materiales de la batería de potencia

En la actualidad, la densidad de energía de las celdas de batería de energía ternaria doméstica es de 170-190Wh / kg, y el rango de crucero de todo el vehículo es de 150-200 km, que es mucho más bajo que el rango de crucero de 500-600 km de los vehículos de combustible tradicionales. En un momento en el que las instalaciones de apoyo como las pilas de carga aún no son perfectas, mejorar la autonomía de crucero se ha convertido en una de las principales tareas del desarrollo de vehículos eléctricos.

Desde un punto de vista profesional, hay tres formas principales de mejorar la autonomía de crucero de los vehículos eléctricos:

El primero es aumentar la capacidad de la batería.

El segundo es aumentar la densidad de energía de la batería.

El tercero es lograr la reducción del peso del vehículo mediante la optimización estructural y otros medios.

Según el plan del proyecto piloto de vehículos de nueva energía del Ministerio de Ciencia y Tecnología y la planificación de las principales empresas de baterías de energía nacionales, la densidad de energía de las baterías domésticas de una sola potencia alcanzará los 200Wh / kg para 2020. En comparación, hay más espacio para aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos aumentando la densidad energética de la batería.

Entonces, ¿cuál es la forma de aumentar la densidad de energía de la batería?

Los materiales de la batería de potencia juegan un papel vital en el aumento de la densidad de energía de la batería. Si bien se aclaran las características obvias de la industria de materiales de baterías de energía doméstica, la inversión y la mejora en investigación y desarrollo específicas ayudarán a mejorar el nivel de fabricación de las empresas de materiales.

En la actualidad, los materiales de las baterías de energía doméstica tienen principalmente las siguientes tres características:

1. La tasa de localización ha aumentado significativamente.

En la actualidad, la tasa de localización de los cuatro materiales clave para baterías de energía supera el 80%, entre los cuales la tasa de localización del ánodo y el electrolito es tan alta como el 98%, la tasa de localización del material del cátodo es superior al 95% y la la tasa de localización del separador supera el 80%.

La tasa de localización ha aumentado significativamente principalmente porque:

1) El sistema de batería de energía doméstica se desarrolló anteriormente y los requisitos de rendimiento completos son relativamente bajos. El nivel de material doméstico se ha mejorado de manera constante en los últimos años, y el progreso en la consistencia y la estabilidad de los lotes ha sido rápido, lo que puede satisfacer las necesidades de las empresas de baterías nacionales;

2) Actualmente, el 70% de las baterías de energía doméstica son baterías de fosfato de hierro y litio. China comenzó la investigación, el desarrollo y la producción de baterías de fosfato de hierro y litio en 2004, y sus materiales de apoyo de fosfato de hierro y litio y los materiales de ánodos de grafito son relativamente maduros; 3) el precio actual de los materiales para baterías eléctricas es generalmente bajo y la competitividad de los materiales importados no es fuerte.

2. Oferta y demanda desequilibradas, los precios han aumentado sustancialmente y ha comenzado la expansión de la producción

Desde septiembre de 2014 hasta el primer trimestre de 2016, las baterías de energía doméstica se desarrollaron rápidamente, con un aumento interanual de más del 200%. En 2015, el valor de salida de la batería de energía de China fue de 38 mil millones de yuanes, un aumento interanual del 262%. El crecimiento de las baterías eléctricas se ha visto muy afectado por el apoyo político del país a la industria de vehículos de nueva energía.

La demanda de terminales de vehículos de nueva energía se ha incrementado sustancialmente, mientras que el suministro de materiales y baterías upstream ha sido más lento, lo que ha provocado un desequilibrio entre la oferta y la demanda. Desde la segunda mitad de 2015, muchos materiales en los tramos medio y superior de las baterías de litio domésticas han aumentado de precio, como el carbonato de litio, el hexafluorofosfato de litio, la lámina de cobre, el fosfato de hierro y litio y el diafragma húmedo.

Con el aumento sustancial de los precios de los materiales, el margen de beneficio bruto de los materiales también se ha recuperado drásticamente, lo que a su vez ha atraído a muchas empresas a expandir activamente la producción y a nuevos participantes. De enero a septiembre de 2016, la inversión en los cuatro materiales principales en China superó los 35.000 millones de yuanes, de los cuales los materiales de electrodos positivos (incluidos los recursos minerales aguas arriba) y los diafragmas se convirtieron en puntos críticos de inversión.

3. El nivel de fabricación de los principales materiales es desigual y la industrialización de materiales de alto rendimiento avanza lentamente.

China se ha convertido en el país de producción y demanda de baterías de energía más grande del mundo, pero todavía existen brechas en las baterías de energía domésticas en comparación con Japón y Corea del Sur, lo que se refleja principalmente en la densidad de energía, la consistencia del producto, la estabilidad del producto y la tasa de fallas.

Por ejemplo, el principal proveedor de Tesla, la batería 18650 de potencia estable producida en masa de Panasonic, tiene una capacidad única de 3,1 Ah, mientras que la capacidad de la batería individual 18650 doméstica está dominada por 2,2 Ah y 2,4 Ah, solo unos pocos pueden alcanzar los 2,6 Ah. Esto está estrechamente relacionado con el desajuste entre varios materiales domésticos y el bajo nivel de automatización de los equipos de batería. Fabricante de material de cátodo doméstico tipo de producción de energía NCM622, pero sujeto a la alta imitación de electrolito con alto contenido de níquel, bajo nivel de fabricación de la fábrica de baterías, etc., actualmente no es posible utilizar NCM622 en grandes cantidades.

¿Cuándo se reducirá el aumento de precio de este material ondulado? Por debajo del umbral bajo, todas las empresas ampliarán la producción y construirán líneas. ¿Habrá exceso de capacidad en el campo de los materiales en 2017? ¿Las empresas de material extranjero realizarán ajustes estratégicos en el mercado de baterías de energía de China y podrán recuperar la tasa de ocupación del mercado? ¿Las empresas de materiales de China se basan principalmente en la globalización o se centran en el mercado nacional? Bajo la alta inversión, ¿existen nuevas oportunidades en el campo de los materiales de litio?

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