Recentemente, il rapporto della CCTV secondo cui “un'ora di ricarica e quattro ore di coda” ha suscitato accese discussioni.La durata della batteria e i problemi di ricarica dei veicoli a nuova energia sono diventati ancora una volta una questione scottante per tutti.Allo stato attuale, rispetto alle tradizionali batterie al litio liquido, le batterie al litio allo stato solidocon maggiore sicurezza, maggiore densità di energia, maggiore durata della batteria e campi di applicazione più ampiampiamente considerata dagli addetti ai lavori come la futura direzione di sviluppo delle batterie al litio.Le aziende competono anche per il layout.
Sebbene la batteria al litio allo stato solido non possa essere commercializzata a breve termine, il processo di ricerca e sviluppo della tecnologia delle batterie al litio allo stato solido da parte delle principali aziende è diventato sempre più veloce negli ultimi tempi e la domanda del mercato potrebbe promuovere la produzione di massa di batterie al litio allo stato solido. dichiarare la batteria al litio prima del previsto.Questo articolo analizzerà lo sviluppo del mercato delle batterie al litio a stato solido e il processo di preparazione delle batterie al litio a stato solido e ti porterà ad esplorare le opportunità esistenti nel mercato dell'automazione.
Le batterie al litio allo stato solido hanno una densità energetica e una stabilità termica significativamente migliori rispetto alle batterie al litio liquido
Negli ultimi anni, la continua innovazione nel campo delle applicazioni a valle ha posto requisiti sempre più elevati per l'industria delle batterie al litio e anche la tecnologia delle batterie al litio è stata continuamente migliorata, spostandosi verso un'energia specifica e una sicurezza più elevate.Dal punto di vista del percorso di sviluppo della tecnologia delle batterie al litio, la densità energetica che le batterie al litio liquido possono raggiungere si è gradualmente avvicinata al suo limite e le batterie al litio allo stato solido saranno l'unico modo per lo sviluppo delle batterie al litio.
Secondo la “Tabella di marcia tecnica per il risparmio energetico e i veicoli a nuova energia”, l’obiettivo di densità energetica delle batterie di potenza è di 400 Wh/kg nel 2025 e 500 Wh/kg nel 2030.Per raggiungere l’obiettivo del 2030, l’attuale percorso tecnologico delle batterie al litio liquido potrebbe non essere in grado di assumersi la responsabilità.È difficile superare il tetto della densità energetica di 350 Wh/kg, ma la densità energetica delle batterie al litio allo stato solido può facilmente superare i 350 Wh/kg.
Spinto dalla domanda del mercato, il Paese attribuisce grande importanza anche allo sviluppo delle batterie al litio allo stato solido.Nel "Piano di sviluppo dell'industria dei veicoli a nuova energia (2021-2035)" (bozza per commenti) pubblicato nel dicembre 2019, si propone di rafforzare la ricerca, lo sviluppo e l'industrializzazione delle batterie al litio a stato solido e di aumentare le batterie al litio a stato solido a livello nazionale, come mostrato nella tabella 1.
Tabella 1 Analisi comparativa delle batterie liquide e delle batterie allo stato solido
Non solo per i veicoli a nuova energia, il settore dello stoccaggio dell’energia ha un ampio spazio di applicazione
Influenzato dalla promozione delle politiche nazionali, il rapido sviluppo del settore dei veicoli a nuova energia fornirà un ampio spazio di sviluppo per le batterie al litio allo stato solido.Inoltre, le batterie al litio interamente allo stato solido sono riconosciute come una delle direzioni tecnologiche emergenti che dovrebbero superare il collo di bottiglia della tecnologia di stoccaggio dell’energia elettrochimica e soddisfare le future esigenze di sviluppo.In termini di accumulo di energia elettrochimica, le batterie al litio rappresentano attualmente l’80% dell’accumulo di energia elettrochimica.La capacità installata cumulativa di accumulo di energia elettrochimica nel 2020 è di 3.269,2 MV, con un aumento del 91% rispetto al 2019. In combinazione con le linee guida del paese per lo sviluppo energetico, la domanda di accumulo di energia elettrochimica negli impianti connessi alla rete di energia rinnovabile lato utente e si prevede che altri campi introdurranno una rapida crescita, come mostrato nella Figura 1.
Vendite e crescita di nuovi veicoli energetici da gennaio a settembre 2021 Capacità installata cumulativa e tasso di crescita dei progetti di stoccaggio di energia chimica in Cina dal 2014 al 2020
Figura 1 Vendite e crescita dei veicoli a nuova energia;capacità installata cumulativa e tasso di crescita dei progetti di stoccaggio dell’energia chimica in Cina
Le imprese accelerano il processo di ricerca e sviluppo e la Cina generalmente preferisce i sistemi a ossido
Negli ultimi anni, il mercato dei capitali, le aziende produttrici di batterie e le principali case automobilistiche hanno iniziato ad aumentare il programma di ricerca sulle batterie al litio allo stato solido, sperando di dominare la concorrenza nella tecnologia delle batterie di potenza di prossima generazione.Tuttavia, secondo i progressi attuali, ci vorranno 5-10 anni affinché le batterie al litio interamente allo stato solido raggiungano la maturità scientifica e tecnologica prima della produzione di massa.Le principali case automobilistiche internazionali come Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai, ecc. stanno aumentando i loro investimenti in ricerca e sviluppo nella tecnologia delle batterie al litio a stato solido;in termini di produttori di batterie, anche CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD, ecc. continuano a svilupparsi.
Le batterie al litio allo stato solido possono essere suddivise in tre categorie in base ai materiali elettrolitici: batterie al litio allo stato solido polimeriche, batterie al litio allo stato solido al solfuro e batterie al litio allo stato solido all'ossido.La batteria al litio allo stato solido polimerica ha buone prestazioni di sicurezza, la batteria al litio allo stato solido al solfuro è facile da lavorare e la batteria al litio allo stato solido all'ossido ha la massima conduttività.Attualmente le aziende europee e americane preferiscono i sistemi a ossido e polimero;Le aziende giapponesi e coreane guidate da Toyota e Samsung sono più interessate ai sistemi al solfuro;La Cina ha ricercatori in tutti e tre i sistemi e generalmente preferisce i sistemi a ossido, come mostrato nella Figura 2.
Figura 2 Il layout di produzione delle batterie al litio allo stato solido delle aziende produttrici di batterie e delle principali case automobilistiche
Dal punto di vista del progresso nella ricerca e nello sviluppo, Toyota è riconosciuta come uno degli attori più potenti nel campo delle batterie al litio allo stato solido nei paesi stranieri.Toyota ha proposto per la prima volta sviluppi rilevanti nel 2008 quando ha collaborato con Ilika, una start-up di batterie al litio a stato solido.Nel giugno 2020, i veicoli elettrici Toyota dotati di batterie al litio allo stato solido hanno già effettuato test di guida sul percorso di prova.Ora è arrivata la fase di ottenimento dei dati sulla guida del veicolo.Nel settembre 2021, Toyota ha annunciato che avrebbe investito 13,5 miliardi di dollari entro il 2030 per sviluppare batterie e catene di fornitura di batterie di prossima generazione, comprese le batterie al litio allo stato solido.A livello nazionale, Guoxuan Hi-Tech, Qingtao New Energy e Ganfeng Lithium Industry hanno creato linee di produzione pilota su piccola scala per batterie al litio semisolide nel 2019.Nel settembre 2021, la batteria al litio a stato solido Jiangsu Qingtao da 368 Wh/kg ha superato la forte certificazione di ispezione nazionale, come mostrato nella Tabella 2.
Tabella 2 Piani di produzione di batterie allo stato solido delle principali imprese
L'analisi del processo delle batterie al litio allo stato solido a base di ossido, il processo di pressatura a caldo è un nuovo collegamento
La difficile tecnologia di lavorazione e gli elevati costi di produzione hanno sempre limitato lo sviluppo industriale delle batterie al litio allo stato solido.I cambiamenti di processo delle batterie al litio a stato solido si riflettono principalmente nel processo di preparazione delle celle e i loro elettrodi ed elettroliti hanno requisiti più elevati per l’ambiente di produzione, come mostrato nella Tabella 3.
Tabella 3 Analisi del processo delle batterie al litio allo stato solido a base di ossido
1. Introduzione dell'attrezzatura tipica: pressa a caldo per laminazione
Introduzione alla funzione del modello: la pressa a caldo per laminazione viene utilizzata principalmente nella sezione del processo di sintesi delle celle della batteria al litio completamente solida.Rispetto alla tradizionale batteria al litio, il processo di pressatura a caldo è un nuovo collegamento e manca il collegamento di iniezione del liquido.requisiti più elevati.
Configurazione automatica del prodotto:
• Ciascuna stazione deve utilizzare servomotori a 3~4 assi, utilizzati rispettivamente per la laminazione e l'incollaggio;
• Utilizzare l'HMI per visualizzare la temperatura di riscaldamento, il sistema di riscaldamento necessita di un sistema di controllo PID, che richiede un sensore di temperatura più elevato e ne richiede una quantità maggiore;
• Il PLC del controller ha requisiti più elevati in termini di precisione di controllo e periodo di ciclo più breve.In futuro, questo modello dovrebbe essere sviluppato per ottenere una laminazione con pressatura a caldo ad altissima velocità.
I produttori di apparecchiature includono: Xi'an Tiger Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Shenzhen Xuchong Automation Equipment Co., Ltd., Shenzhen Haimuxing Laser Intelligent Equipment Co., Ltd. e Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd.
2. Introduzione dell'attrezzatura tipica: macchina di colata
Introduzione alla funzione del modello: L'impasto liquido in polvere mista viene fornito alla testa di colata attraverso il dispositivo del sistema di alimentazione automatico, quindi applicato mediante raschietto, rullo, micro-concavo e altri metodi di rivestimento in base ai requisiti del processo, quindi essiccato nel tunnel di essiccazione.Il nastro di base insieme al corpo verde può essere utilizzato per il riavvolgimento.Dopo l'essiccazione, il corpo verde può essere staccato e tagliato, quindi tagliato alla larghezza specificata dall'utente per creare un materiale in pellicola grezzo con una certa resistenza e flessibilità.
Configurazione automatica del prodotto:
• Il servo viene utilizzato principalmente per il riavvolgimento e lo svolgimento, rettificando la deviazione, ed è necessario un regolatore di tensione per regolare la tensione nel luogo di riavvolgimento e svolgimento;
• Utilizzare l'HMI per visualizzare la temperatura di riscaldamento, il sistema di riscaldamento necessita del sistema di controllo PID;
• Il flusso di ventilazione del ventilatore deve essere regolato da un convertitore di frequenza.
I produttori di apparecchiature includono: Zhejiang Delong Technology Co., Ltd., Wuhan Kunyuan Casting Technology Co., Ltd., Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd. – Xinbaohua Equipment Branch.
3. Introduzione dell'attrezzatura tipica: mulino a sabbia
Introduzione alla funzione del modello: è ottimizzato per l'uso di minuscole sfere di macinazione, dalla dispersione flessibile alla macinazione ad altissima energia per un lavoro efficiente.
Configurazione automatica del prodotto:
• I mulini per sabbia hanno requisiti relativamente bassi per il controllo del movimento, generalmente non utilizzano servocomandi, ma utilizzano normali motori a bassa tensione per il processo di produzione della levigatura;
• Utilizzare il convertitore di frequenza per regolare la velocità del mandrino, che può controllare la macinazione dei materiali a diverse velocità lineari per soddisfare i diversi requisiti di finezza della macinazione dei diversi materiali.
I produttori di apparecchiature includono: Wuxi Shaohong Powder Technology Co., Ltd., Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd. e Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.
Orario di pubblicazione: 18 maggio 2022