Які тенденції розвитку акумуляторів?

Потрійні літієві батареї, також відомі як «потрійні полімерні літієві батареї», — це літієві батареї, у яких використовуються матеріали з потрійним катодом, такі як літій-нікель-кобальт-оксид марганцю (NCM) або літій-нікель-кобальт-оксид алюмінію (NCA). Кобальт, який в основному використовується для стабілізації шаруватої структури матеріалу та покращення характеристик циклу та швидкості, є незамінним дорогоцінним металом у потрійних батареях.

Вартість завжди була каменем спотикання на шляху розвитку ринку нових енергетичних автомобілів. Як основний компонент витрат, «акумулятор живлення» завжди був центром надії на зниження витрат. Зменшення частки та вмісту кобальту в потрійних літієвих батареях відповідно знизить загальну вартість автомобіля, послаблюючи вплив коливань цін на кобальт на компанії. Це дозволить компаніям перейти від проактивного до реактивного підходу, що сприятиме розвитку ринку нових енергетичних автомобілів.

Твердотільні-батареї – це тип акумуляторної технології. На відміну від широко використовуваних літій-іонних і літій-іонних полімерних акумуляторів, твердотільні-батареї використовують тверді електроди та тверді електроліти.

Оскільки наукове співтовариство вважає, що літій-іонні батареї досягли своєї межі, твердотільні-батареї останнім часом розглядаються як потенційний наступник літій-іонних батарей. Технологія твердотільних- літієвих батарей використовує скло, виготовлене з літію та натрію, як провідний матеріал, замінюючи електроліт традиційних літієвих батарей, значно покращуючи щільність енергії літієвих батарей.

Твердоті-електроліти мають високу електрохімічну стабільність, що дозволяє використовувати їх із-матеріалами електродів високої напруги для подальшого збільшення щільності енергії акумулятора. Тверді -електроліти також мають високу механічну міцність, ефективно пригнічуючи проникнення літієвих дендритів під час роботи батареї, що дає змогу використовувати металевий літій, який має високу теоретичну щільність енергії, як матеріал негативного електрода. Недоліком твердотільних-електролітів (поточна проблема розвитку) є надзвичайно високий твердий-контактний опір між електродом і електролітом.

Блейд-батарея — це абсолютно нова концепція дизайну, у якій використовуються довгі елементи, при цьому виключається проміжний модульний етап, безпосередньо інтегруючи елементи в акумуляторну систему. Це ефективно зменшує вагу та вартість, подібно до технології CTP (Cell-to-Pack) CATL. Тим часом конструкція конструкції батареї BYD запозичує принцип стільникових алюмінієвих пластин із використанням конструкційного клею для фіксації елемента батареї між двома шарами алюмінієвих пластин, що дозволяє самому елементу діяти як структурний компонент для підвищення загальної міцності системи.

(Традиційні квадратні батареї VS Blade батареї)

Продукт компанії C має довжину 148 мм, товщину 79 мм і висоту 97 мм, має внутрішню згорнуту структуру, що нагадує цеглу. Батарея леза має довжину 960 мм, товщину 13,5 мм і висоту 90 мм із внутрішньою багатошаровою структурою. Його довга, тонка форма нагадує лезо, звідси й назва «лезова батарея».

Процес укладання передбачає розрізання позитивного та негативного електродів на невеликі шматочки, укладання їх за допомогою сепаратора, щоб утворити невеликі елементи батареї, а потім укладання та з’єднання цих маленьких елементів паралельно, щоб утворити велику батарею. Це процес виготовлення літій-іонних батарей.

Наприклад, пакетні літієві батареї покладаються на «стосування», як-от «Z»-. Спочатку матеріали позитивного та негативного електродів нарізають на прямокутні листи однакового розміру, а потім укладають на сепаратор. Сепаратор проходить у формі «Z» між електродами, розділяючи їх, і, нарешті, він загорнутий в алюмінієву-пластикову упаковку.

Ейсі-SSM-CМашина для укладання акумуляторівце пристрій, який можна застосувати для процесу укладання полюсів літій-іонної батареї. Процес ручного завантаження плівки, подальшої корекції положення полюсного наконечника та ламінування завершується автоматично, що має характеристики високої ефективності ламінування та високої точності.

Процес укладання складний, головним чином через розрізання електродних листів і сепаратора. Однак ефективність різання листів електродів низька, і важко підтримувати високу стабільність якості (поперечний-переріз, задирки тощо), а точність вирівнювання недостатня. Це висуває високі вимоги до якості виробничого процесу. Це головна причина, чому багатошарові батареї не набули широкого поширення.

Технологія CTP, скорочення від Cell To Pack, усуває модульну конструкцію, безпосередньо інтегруючи елементи в акумуляторну батарею, яка потім інтегрується в підлогу автомобіля як частина загальних структурних компонентів.

Цей підхід зменшує кількість матеріалу, який використовується в самому модулі, наприклад бічні пластини, торцеві пластини (структурні компоненти модуля) і балки (опорні конструкції акумуляторної батареї), які спочатку використовувалися для розділення та з’єднання модулів. Це значно спрощує загальну структуру батареї, звільняє простір, дозволяє збільшити ємність акумуляторної батареї того самого розміру та зменшити вагу батареї, тим самим збільшуючи щільність енергії батареї та знижуючи вартість.

Технологія CTP наразі має два різних підходи. Існує два основні підходи: по-перше, повне усунення модулів, прикладом якого є Blade Battery від BYD; і по-друге, інтеграція малих модулів у великі модулі, представлена ​​технологією CTP CATL.

BYD Blade Battery проти CATL CTP

Технологія CTC, скорочення від Cell to Chassis, була описана Zeng Yuqun, головою CATL, на China Automotive Blue Book Forum таким чином: «Ця технологія об’єднує елемент акумулятора та шасі, а також двигун, електронну систему керування та компоненти високої-напруги автомобіля, такі як перетворювачі постійного/постійного струму та OBC, за допомогою інноваційної архітектури. Вона також оптимізує розподіл електроенергії та зменшує споживання енергії за допомогою інноваційної архітектури. інтелектуальний контролер енергетичного домену CTC дозволить новим транспортним засобам на енергії конкурувати з бензиновими транспортними засобами з точки зору вартості, забезпечить більше місця для пасажирів і покращить прохідність шасі».

У певному сенсі CTC можна розуміти як подальше розширення CTP. Його суть полягає в усуненні модуля та процесу упаковки, безпосередньому інтегруванні акумуляторної батареї в шасі автомобіля, досягаючи вищого ступеня інтеграції.

Традиційна технологія проти CTP проти CTC

Поява CTC долає обмеження PACK (pack technology) і безпосередньо стосується шасі автомобіля, найважливішого основного компонента всього автомобіля. Це основна перевага, накопичена OEM-виробниками в результаті довгострокового-розроблення, і це те, що компаніям, які займаються виробництвом акумуляторів/спеціалізованим компаніям PACK, важко розробити самостійно. Тому деякі постачальники акумуляторів зараз планують розробку шасі.

На заході Giga Fest, який відбувся минулого року на заводі в Берліні, Tesla продемонструвала свою структурну батарею (CTC) 4680-акумуляторна батарея 4680 усуває модульну конструкцію, а елементи щільно розташовані в шасі автомобіля. Кришка акумулятора виконує подвійну функцію: герметизує акумулятор і підлогу автомобіля, а сидіння можна встановити безпосередньо на акумулятор.

Від безкобальтових і твердотільних-акумуляторів до блейд-акумуляторів, процесів стекування, а тепер інтегрованих технологій, таких як CTP/CTC, поточний розвиток технологій акумуляторів представляє чітку головну тему: досягнення максимальної щільності енергії, нижчої вартості та вищої ефективності інтеграції, гарантуючи безпеку.

Ці технології не існують ізольовано, а переплітаються та розвиваються разом. Наприклад, безкобальтова-технологія має на меті вирішити проблему вузьких місць вартості сировини; твердотільні-батареї розглядаються як рішення наступного-покоління для подолання вузьких місць щільності енергії та безпеки; блейд-батареї та процеси стекування є інноваційними з точки зору структури клітин і виробництва; Технологія CTP/CTC переосмислює зв’язок між батареями та автомобілями з точки зору системної інтеграції та є революційним кроком для підвищення ефективності акумулятора та оптимізації дизайну автомобіля.

Зв'язатися зараз