Jaké jsou vývojové trendy baterií?

Ternární lithiové baterie, také známé jako "ternární polymerové lithiové baterie", jsou lithiové baterie, které používají ternární katodové materiály, jako je lithium-nikl-kobalt-manganový oxid (NCM) nebo lithium-nikl-kobalt-hlinitý oxid (NCA). Kobalt, primárně používaný ke stabilizaci vrstvené struktury materiálu a zlepšení výkonu cyklu a rychlosti, je nepostradatelným vzácným kovem v ternárních bateriích.

Náklady byly vždy kamenem úrazu rozvoje trhu nových energetických vozidel. Jako hlavní nákladová složka byla „výkonová baterie“ vždy středem naděje na snížení nákladů. Snížení podílu a obsahu kobaltu v ternárních lithiových bateriích odpovídajícím způsobem sníží celkové náklady na vozidla a oslabí dopad kolísání cen kobaltu na společnosti. To společnostem umožní přejít od proaktivního k reaktivnímu přístupu, což bude přínosem pro rozvoj trhu nových energetických vozidel.

Pevné-baterie jsou typem technologie baterií. Na rozdíl od běžně používaných lithium-iontových a lithium-iontových polymerových baterií využívají pevné-baterie pevné elektrody a pevné elektrolyty.

Protože vědecká komunita věří, že lithium-iontové baterie dosáhly svých limitů, byly v poslední době polovodičové-baterie považovány za potenciálního nástupce lithium-iontových baterií. Technologie lithiových baterií v pevném stavu využívá jako vodivý materiál směs skla z lithia a sodíku, která nahrazuje elektrolyt tradičních lithiových baterií a výrazně zlepšuje energetickou hustotu lithiových baterií.

Elektrolyty v pevném skupenství mají vysokou elektrochemickou stabilitu, což umožňuje jejich použití s ​​vysokonapěťovými elektrodovými materiály, aby se dále zvýšila hustota energie baterie. Elektrolyty v pevném skupenství mají také vysokou mechanickou pevnost, která účinně potlačuje pronikání dendritu lithia během cyklování baterie, což umožňuje použít jako materiál záporné elektrody kovové lithium, které má vysokou teoretickou hustotu energie. Nevýhodou pevných-elektrolytů (současný vývojový problém) je extrémně vysoký přechodový odpor pevných-pevných látek mezi elektrodou a elektrolytem.

Lopatková baterie je zcela nový designový koncept, který využívá dlouhé články a zároveň eliminuje mezistupeň modulu a přímo integruje články do bateriového systému. To efektivně snižuje hmotnost a náklady, podobně jako technologie CTP (Cell-to{2}}Pack) společnosti CATL. Mezitím si konstrukce baterie BYD vypůjčila princip voštinových hliníkových desek, které využívají strukturální lepidlo k upevnění bateriového článku mezi dvěma vrstvami hliníkových desek, což umožňuje samotnému článku působit jako konstrukční prvek pro zvýšení celkové pevnosti systému.

(Tradiční čtvercové baterie VS Blade baterie)

Výrobek společnosti C je 148 mm dlouhý, 79 mm silný a 97 mm vysoký, s vnitřní stočenou strukturou připomínající cihlu. Čepelový bateriový článek je 960 mm dlouhý, 13,5 mm tlustý a 90 mm vysoký, s vnitřní stohovanou strukturou. Jeho dlouhý, tenký tvar připomíná čepel, odtud název „baterie čepele“.

Proces stohování zahrnuje rozřezání kladných a záporných elektrod na malé kousky, jejich stohování se separátorem, aby se vytvořily malé bateriové články, a poté stohování a spojování těchto malých článků paralelně za účelem vytvoření velkého bateriového článku. Jedná se o proces výroby Li-bateriových článků.

Například pouzdrové lithiové baterie se spoléhají na „stohování“, jako je stohování ve tvaru „Z“-. Nejprve se materiály kladné a záporné elektrody nařežou na obdélníkové listy stejné velikosti a poté se naskládají na separátor. Separátor běží ve tvaru „Z“ mezi elektrodami, odděluje je a nakonec je zabalen do hliníkového-plastového obalu.

ACEY-SSM-CStohovací stroj na baterieje zařízení, které lze použít k procesu skládání pólových nástavců lithium-iontových baterií. Proces ručního vkládání fólie, následné korekce polohy pólového nástavce a laminace je dokončen automaticky, což má vlastnosti vysoké účinnosti laminace a vysoké přesnosti.

Proces stohování je složitý, hlavně kvůli řezání elektrodových plátů a separátoru. Výtěžnost řezání elektrodového plechu je však nízká a je obtížné udržet vysokou stálost kvality (-průřez, otřepy atd.) a přesnost vyrovnání je nedostatečná. To klade vysoké nároky na kvalitu výrobního procesu. To je hlavní důvod, proč se složené baterie nerozšířily.

Technologie CTP, zkratka pro Cell To Pack, eliminuje konstrukci modulu, přímo integruje články do bateriového bloku, který je pak integrován do podlahy vozidla jako součást celkových konstrukčních součástí.

Tento přístup snižuje množství materiálu použitého v samotném modulu, jako jsou boční desky, koncové desky (konstrukční součásti modulů) a nosníky (nosné konstrukce sady baterií), které se původně používaly k oddělení a spojení modulů. To značně zjednodušuje celkovou strukturu baterie, uvolňuje místo, umožňuje zvýšit kapacitu bateriové sady stejné velikosti a snižuje hmotnost bateriové sady, čímž se zvyšuje hustota energie baterie a snižují náklady.

Technologie CTP má v současnosti dva různé přístupy. Existují dva hlavní přístupy: Za prvé, úplné odstranění modulů, příkladem je Blade Battery od BYD; a za druhé, integrace malých modulů do velkých modulů, reprezentovaných technologií CTP společnosti CATL.

BYD Blade Battery vs. CATL CTP

Technologie CTC, zkratka pro Cell to Chassis, byla popsána Zengem Yuqunem, předsedou CATL, na China Automotive Blue Book Forum takto: „Tato technologie integruje článek baterie a podvozek dohromady a dále integruje motor, elektronický řídicí systém a vysokonapěťové komponenty vozidla, jako jsou DC/DC konvertory a OBC, prostřednictvím inovativní architektury CTC. Umožňuje také optimalizovat spotřebu energie prostřednictvím inteligentního řadiče energie pro vozidla a přímo konkurovat benzinová vozidla z hlediska nákladů, poskytují více prostoru pro cestující a zlepšují průchodnost podvozku."

V jistém smyslu lze CTC chápat jako další rozšíření CTP. Jeho jádro spočívá v eliminaci procesu modulu a balení, přímé integraci bateriového článku na podvozek vozidla, čímž se dosáhne vyššího stupně integrace.

Tradiční technologie vs. CTP vs. CTC

Vznik CTC prolamuje omezení PACK (technologie balení) a přímo zahrnuje podvozek vozidla, nejkritičtější základní součást celého vozidla. Představuje hlavní výhodu, kterou výrobci OEM nashromáždili dlouhodobým-vývojem, a je to něco, co společnosti zabývající se bateriemi/specializované společnosti PACK těžko vyvíjejí samostatně. Někteří dodavatelé baterií proto nyní plánují vývoj podvozku.

Na akci Giga Fest, která se loni konala v berlínské továrně, Tesla předvedla své řešení 4680 Structural Battery (CTC)-baterie 4680 eliminuje konstrukci modulu s články hustě uspořádanými v šasi vozidla. Kryt baterie slouží dvojím funkcím utěsnění baterie a podlahy vozidla a sedadla lze namontovat přímo na baterii.

Od kobaltových-baterií a polovodičových-baterií po blade baterie, stohovací procesy a nyní integrované technologie, jako je CTP/CTC, současný vývoj technologie baterií představuje jasné hlavní téma: snaha o maximální hustotu energie, nižší náklady a vyšší efektivitu integrace při současném zajištění bezpečnosti.

Tyto technologie neexistují izolovaně, ale jsou vzájemně propojené a vyvíjejí se společně. Například bezkobaltová-technologie má za cíl vyřešit problém úzkých míst v nákladech na suroviny; pevné-baterie jsou považovány za řešení příští{3}}generace, které prolomí překážky energetické hustoty a bezpečnosti; blade baterie a stohovací procesy inovují z pohledu buněčné struktury a výroby; Technologie CTP/CTC nově definuje vztah mezi bateriemi a vozidly z pohledu systémové integrace a je revolučním krokem ke zlepšení účinnosti balení a optimalizaci designu vozidla.

Kontaktujte nyní