Paquete de baterías de iones de litio personalizado

Costo de la batería de iones de litio en 2019: factores de influencia, por kWh, tendencia

Nov 23, 2019   Pageview:2199

1) Composición del precio del paquete de baterías de litio

El precio de la batería de litio consiste principalmente en celdas, placa protectora y carcasa. El consumo de energía y la corriente de los aparatos eléctricos, la selección del material de conexión de la batería (hoja de níquel convencional, níquel de formación, placa compuesta de cobre y níquel, puente, etc.) afectarán el costo. Los diferentes conectores (como el enchufe de aviación, de diez yuanes a miles de yuanes) también pueden afectar el costo, y los diferentes procesos de PACK también marcarán la diferencia.

2) Factores de influencia del precio de la batería de litio

1. Selección de batería

La selección de celdas de diferentes sistemas de materiales afectará el precio de la batería de litio. De acuerdo con el material de ánodo diferente de las baterías de iones de litio, hay manganeso de litio (3.6 V), óxidos de cobalto de litio (3.7 V / 3.8 V), NCM (comúnmente conocido como batería ternaria, 3.6 V), fosfato de hierro y litio (3.2 V) , titanato de litio (2,3 V / 2,4 V) y otro sistema de material de baterías. Las baterías con diferentes sistemas de materiales tienen diferentes plataformas de voltaje, coeficientes de seguridad, tiempos de reciclaje, relación de densidad de energía, temperatura, etc.

Las diferentes marcas de baterías tienen un precio diferente. El gradiente de precio total se puede dividir en: baterías especiales (incluidas temperatura súper baja, temperatura súper alta, tasa súper alta, anormal), marca japonesa (Panasonic, Sanyo, Sony), marca de Corea del Sur (Samsung, LG), marca nacional (La marca china se divide en marca premium (Lishen, Bick, BYD, ATL), la marca de segundo nivel, o incluso se puede asignar a la marca de quinto nivel, marca de sexto nivel). Las baterías con el mismo sistema de material pero diferentes marcas tendrán diferentes precios. La calidad de las baterías de cada marca tras la evolución del marketing (seguridad, consistencia y estabilidad) es básicamente proporcional al precio.

2. Requisitos y diseño de la batería de litio PCM

El diseño de PCM se puede dividir en protección básica, comunicación y BMS.

Protección básica: la protección básica incluye sobrecarga, sobredescarga, sobrecorriente y protección contra cortocircuitos. Puede proporcionar protección contra sobrecalentamiento de acuerdo con los requisitos del producto.

Comunicación: el protocolo de comunicación se puede dividir en I2C, RS485, RS232, CANBUS, HDQ, SMBUS, etc., así como una pantalla de potencia simple, que se puede indicar mediante el LED del medidor de potencia.

El propósito principal del sistema de administración de la batería es administrar y mantener de manera inteligente cada unidad de batería, evitar la sobrecarga y la descarga excesiva de la batería, extender la vida útil de la batería y monitorear el estado de la batería. Entre sus principales funciones se encuentran: monitorización en tiempo real de los parámetros físicos de la batería, estimación del estado de la batería, diagnóstico online y alerta temprana, control de carga, descarga y precarga, gestión equilibrada y gestión térmica, etc. El sistema secundario se utiliza principalmente en vehículos eléctricos baterías.

3. Requisitos y diseño de la carcasa de la batería de litio

El diseño de la carcasa de la batería de litio se puede dividir en: PVC termosellado, plástico y metal.

Sellado térmico de PVC: el tipo específico de paquete de carcasa exterior utilizado para el paquete de baterías depende principalmente de los requisitos específicos del cliente. El paquete de sellado térmico de PVC se aplica generalmente a baterías pequeñas con un peso relativamente ligero (≤2 kg). Sin embargo, si el paquete de baterías tiene un peso total ≥1 kg, es necesario hacer un soporte fijo entre las baterías y usar un sello térmico de PVC después de la protección de la placa de fibra de vidrio.

Plástico: diferentes paquetes de baterías necesitan un molde abierto después de finalizar el diseño, y la tarifa del molde es alta. Por ejemplo, el uso de un modelo manual para el muestreo si el molde del producto no se terminó en la etapa inicial del desarrollo (la resistencia del material del molde manual es peor que la del molde abierto) tiene diferentes requisitos sobre el material y el proceso de la cáscara (especialmente con tres pruebas), y también afectará el costo.

Metal: la carcasa de metal es la misma que la carcasa de plástico. Si el producto no está finalizado o tiene menos demanda de cantidad, se recomienda utilizar una muestra de chapa, de modo que el tiempo de entrega de la muestra sea corto, y también se recomienda un lote grande para molde abierto. Si la carcasa de metal tiene los requisitos de nivel de impermeabilidad, también afectará en gran medida el costo, y los requisitos de carcasa de metal de material especial (como aleación de titanio, etc.) tendrán un costo más alto.

El costo de la batería de litio se compone principalmente de celdas de batería, PCM y partes estructurales. Además, se deben incluir el costo del PAQUETE, el costo de envejecimiento y el costo de administración. Debido a la dificultad técnica del producto, el monto de la compra y los diferentes requisitos de tasa de defectos afectarán en gran medida los precios de las baterías de litio.

Fuente de alimentación de arranque de emergencia de 24 V, corriente grande a baja temperatura
Fuente de alimentación de arranque de emergencia de 24 V de corriente grande a baja temperatura Especificación de la batería: 25.2V28Ah (batería de litio), 27V300F (paquete de supercondensador) Temperatura de carga: -40 ℃ ~ + 50 ℃ Temperatura de descarga: -40 ℃ ~ + 50 ℃ Corriente de inicio: 3000A

3) Desglose del costo de la batería de iones de litio

Gráfico de costo de la batería de iones de litio

En cuanto a la perspectiva de la composición de la batería de litio, incluye principalmente material de ánodo, material de cátodo, electrolito y separador. Generalmente, los materiales del ánodo representan entre el 40% y el 46% del costo total de la batería de litio, que es la parte más importante en la cadena de la industria de las baterías de litio. El costo de cada componente se muestra en la siguiente tabla.

Composición del costo de la batería de litio Composición del costo de la batería de litio
Material del ánodo 40% -46%
Material del cátodo 5% -15%
Electrólito 5% -11%
Separador 10% -14%
Otro (material de embalaje) 18% -36%

En cuanto a la dificultad técnica del producto, el separador, el material del ánodo y el electrolito tienen ciertas barreras técnicas, mientras que el material del cátodo es relativamente simple y el suministro se expande rápidamente.

En la actualidad, la principal ruta tecnológica de los materiales del ánodo incluye óxido de cobalto de litio, óxido de manganeso y litio, NCM (comúnmente conocido como material ternario) y fosfato de hierro y litio. Los principales modelos de vehículos de nueva energía tienden a utilizar materiales ternarios y materiales de fosfato de hierro y litio.

El PAQUETE de baterías de potencia del vehículo eléctrico consta de las siguientes partes:

1.Sistema de módulo de batería de energía

Si el PAQUETE de baterías era un cuerpo humano, el módulo era el "corazón" que almacenaba y liberaba la energía que impulsaba el automóvil. El módulo de batería de litio se compone de varios a cientos de celdas de batería en paralelo y en serie. Además del diseño del mecanismo, el sistema de gestión de la batería y el sistema de gestión térmica pueden formar un sistema de paquete de batería de litio completo.

2.Sistema estructural

El sistema estructural está compuesto principalmente por la tapa superior, la bandeja, varios soportes metálicos, placas de extremo y pernos del PACK de baterías, que puede considerarse como el "esqueleto" del PACK de baterías, desempeñando el papel de soporte, resistencia a golpes mecánicos , vibración mecánica y protección del medio ambiente (resistente al agua y al polvo).

3.sistema eléctrico

El sistema eléctrico consiste principalmente en un puente de alto voltaje o un mazo de cables de alto voltaje, un mazo de cables de bajo voltaje y un relé. El arnés de cableado de alto voltaje se puede considerar como el "vaso sanguíneo arterial" del PAQUETE de baterías, que entrega continuamente la energía desde el corazón del sistema de batería a los componentes requeridos, mientras que el arnés de cableado de bajo voltaje se puede considerar como el "Red neuronal" del PACK de baterías, que transmite señales de detección y control en tiempo real.

4.sistema de gestión térmica

Hay cuatro tipos principales de sistemas de gestión térmica: refrigeración por aire, refrigeración por agua, refrigeración líquida y materiales de cambio de fase. Tomemos el sistema de refrigeración por agua como ejemplo, el sistema de gestión del calor consta principalmente de una placa de refrigeración, una tubería de agua de refrigeración, una placa de aislamiento térmico y una placa de conducción de calor. El sistema de gestión térmica equivale a instalar un acondicionador de aire en el PAQUETE de baterías.

Algunas personas pueden preguntar, ¿por qué las baterías necesitan un sistema de gestión del calor? De hecho, el proceso de carga y descarga es un proceso de reacción química. La reacción química liberará mucho calor, que debe eliminarse para mantener la batería en un rango de temperatura de funcionamiento razonable para mejorar la vida útil y la confiabilidad de la batería.

5.Sistema de gestión de batería BMS

BMS: el sistema de gestión de la batería es el cerebro de la batería. Se compone principalmente de CMU y BMU.

CMU: la unidad de monitoreo de celda es responsable de medir el voltaje, la corriente, la temperatura y otros parámetros de la batería, así como las funciones de equilibrio. Cuando estos datos son medidos por la CMU, se transmiten a la BMU a través de la "red neuronal" de la batería antes mencionada.

BMU: Unidad de gestión de la batería

Se encarga de evaluar los datos transferidos por CMU, proteger la batería si el dato es anormal, emitir una solicitud para reducir la corriente, o cortar los canales de carga y descarga para no exceder las condiciones permitidas de la batería, así como administrar la capacidad y la temperatura de la batería. De acuerdo con la estrategia de control diseñada previamente, determinar los parámetros y el estado del aviso, y enviar el aviso al controlador del vehículo, y finalmente al conductor.

Componentes de la batería del vehículo eléctrico Costo (yuanes) proporción del costo
Celdas de batería de iones de litio 11550 50%
Margen y garantía 3003 13%
Sistema de gestión de batería (BMS) 1848 8%
Empaque los gastos generales, la depreciación y la mano de obra 1617 7%
Electrónica de potencia 1386 6%
Soporte celular interno 1155 5%
Cableado, arneses, conectores e interconexiones 1155 5%
Alojamiento 924 4%
Control de temperatura (aire forzado) 462 2%
coste total 23100 100%

Batería rugosa 11.1V 7800mAh del polímero del ordenador portátil de la densidad de alta energía de la baja temperatura
Batería de polímero para computadora portátil resistente de alta densidad de energía a baja temperatura Especificación de la batería: 11.1V 7800mAh -40 ℃ 0.2C capacidad de descarga ≥80% A prueba de polvo, resistencia a caídas, anticorrosión, antiinterferencias electromagnéticas

4) Tendencia del costo de la batería de iones de litio

A medida que la expansión de la escala industrial y la mejora de la tecnología, el costo total de la batería de litio continúa disminuyendo es la tendencia general. Según los datos de los últimos diez años, el costo de la batería de litio también está disminuyendo. Con la intensificación de la competitividad de la industria, las empresas de baterías de litio también comenzaron a centrarse en la actualización tecnológica, la investigación y el desarrollo, la producción y la venta de productos de mejor calidad en línea con la demanda futura para abastecer el mercado y promover la actualización de la tecnología industrial.

El precio real de las baterías de iones de litio ha caído un 85% desde 2010. Esta reducción de costos se debe a los beneficios económicos y al uso de nuevos materiales de ánodos de alta densidad energética de la producción a escala de baterías de iones de litio.

Según los datos recopilados, BloombergNEF calcula que la fabricación de baterías de iones de litio tiene una tasa de aprendizaje del 18%. Esto significa que cada vez que se duplique la producción acumulada de baterías de iones de litio, el precio bajará un 18%.

A este ritmo, el paquete de baterías de iones de litio costará menos de $ 100 por kWh para 2024.

Para reducir el precio al nivel anterior, la industria de las baterías de iones de litio debe continuar utilizando materiales de cátodo y ánodo de alta densidad de energía, y reducir el costo de las materias primas de la batería. Al mismo tiempo, las nuevas tecnologías de fabricación ahorrarán energía, materias primas y espacio.

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costo de la batería de iones de litio por kWh

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