Nýlega hefur skýrsla CCTV um að „hlaða í eina klukkustund og biðröð í fjórar klukkustundir“ vakið heitar umræður.Endingartími rafhlöðunnar og hleðsluvandamál nýrra orkubíla eru enn og aftur orðin heitt mál fyrir alla.Sem stendur, samanborið við hefðbundnar fljótandi litíum rafhlöður, solid-state litíum rafhlöðurmeð hærra öryggi, meiri orkuþéttleika, lengri endingu rafhlöðunnar og breiðari notkunarsvið eruVíða álitin af innherjum iðnaðarins sem framtíðarþróunarstefnu litíum rafhlaðna.Fyrirtæki keppa líka um skipulag.
Þrátt fyrir að ekki sé hægt að markaðssetja litíum rafhlöðuna í föstu formi til skamms tíma, hefur rannsóknar- og þróunarferli litíum rafhlöðutækni í föstu formi af helstu fyrirtækjum verið hraðari og hraðari undanfarið og eftirspurn á markaði getur stuðlað að fjöldaframleiðslu á solid- ástand litíum rafhlöðu á undan áætlun.Þessi grein mun greina þróun markaðarins fyrir solid-state litíum rafhlöður og ferlið við að undirbúa solid-state litíum rafhlöður, og taka þig til að kanna sjálfvirkni markaðstækifærin sem eru til staðar.
Solid-state litíum rafhlöður hafa verulega betri orkuþéttleika og hitastöðugleika en fljótandi litíum rafhlöður
Á undanförnum árum hefur stöðug nýsköpun á sviði notkunar í eftirfylgni sett fram hærri og hærri kröfur fyrir litíum rafhlöðuiðnaðinn og litíum rafhlöðutæknin hefur einnig verið stöðugt endurbætt og færst í átt að meiri sértækri orku og öryggi.Frá sjónarhóli þróunarleiðar litíum rafhlöðutækni hefur orkuþéttleiki sem fljótandi litíum rafhlöður geta náð smám saman nálgast takmörk sín og solid-state litíum rafhlöður verða eina leiðin til að þróa litíum rafhlöður.
Samkvæmt „tæknilegum vegakorti fyrir orkusparnað og ný orkutæki“ er orkuþéttleikamarkmið rafgeyma 400Wh/kg árið 2025 og 500Wh/kg árið 2030.Til að ná markmiðinu 2030 gæti núverandi tæknileið fyrir fljótandi litíum rafhlöður ekki axlað ábyrgðina.Erfitt er að brjóta orkuþéttleikaþakið sem er 350Wh/kg, en orkuþéttleiki solid-state litíum rafhlöður getur auðveldlega farið yfir 350Wh/kg.
Knúið áfram af eftirspurn á markaði leggur landið einnig mikla áherslu á þróun solid-state litíum rafhlöður.Í „Þróunaráætlun nýrrar orkubifreiðaiðnaðar (2021-2035)“ (Drög til athugasemdar) sem gefin var út í desember 2019 er lagt til að efla rannsóknir og þróun og iðnvæðingu á litíum rafhlöðum í föstu formi og hækka litíum rafhlöður í föstu formi. á landsvísu, eins og sýnt er í töflu 1.
Tafla 1 Samanburðargreining á fljótandi rafhlöðum og solid-state rafhlöðum
Ekki aðeins fyrir ný orkutæki, orkugeymsluiðnaðurinn hefur breitt notkunarrými
Undir áhrifum af kynningu á innlendum stefnum mun hröð þróun nýrra orkutækjaiðnaðarins veita breitt þróunarrými fyrir litíum rafhlöður í föstu formi.Að auki eru litíum rafhlöður í föstu formi einnig viðurkenndar sem ein af nýjum tæknistefnum sem búist er við að muni brjótast í gegnum flöskuháls rafefnafræðilegrar orkugeymslutækni og mæta framtíðarþróunarþörfum.Hvað varðar rafefnaorkugeymslu eru litíum rafhlöður nú um 80% af rafefnaorkugeymslu.Uppsafnað uppsett afl rafefnaorkugeymslu árið 2020 er 3269,2MV, sem er 91% aukning frá árinu 2019. Ásamt leiðbeiningum landsins um orkuþróun, eftirspurn eftir rafefnaorkugeymslu í notendahlið, endurnýjanlegri orku nettengdum aðstöðu og Búist er við að önnur svið muni hefja öran vöxt eins og sýnt er á mynd 1.
Sala og vöxtur nýrra orkutækja frá janúar til september 2021 Uppsöfnuð uppsett afkastageta og vaxtarhraði efnaorkugeymsluverkefna í Kína frá 2014 til 2020
Mynd 1 Sala og vöxtur nýrra orkutækja;uppsafnað uppsett getu og vaxtarhraði efnaorkugeymsluverkefna í Kína
Fyrirtæki flýta fyrir rannsóknar- og þróunarferlinu og Kína vill almennt frekar oxíðkerfi
Á undanförnum árum hafa fjármagnsmarkaðurinn, rafhlöðufyrirtækin og helstu bílafyrirtækin öll byrjað að auka rannsóknarskipulag á litíum rafhlöðum í föstu formi, í von um að ráða yfir samkeppninni í næstu kynslóð rafhlöðutækni.Hins vegar, samkvæmt núverandi framvindu, mun það taka 5-10 ár fyrir alföstu litíum rafhlöður að verða þroskaðar í vísindum og framleiðslutækni fyrir fjöldaframleiðslu.Alþjóðleg almenn bílafyrirtæki eins og Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai o.fl. eru að auka R&D fjárfestingu sína í solid-state lithium rafhlöðu tækni;hvað varðar rafhlöðufyrirtæki, CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD, o.s.frv., halda einnig áfram að þróast.
Allar solid-state litíum rafhlöður má skipta í þrjá flokka í samræmi við raflausn efni: fjölliða solid-state litíum rafhlöður, súlfíð solid state litíum rafhlöður og oxíð solid state litíum rafhlöður.Fjölliða solid-state litíum rafhlaðan hefur góða öryggisafköst, súlfíð solid state litíum rafhlaðan er auðveld í vinnslu og oxíð solid state litíum rafhlaðan hefur hæstu leiðni.Sem stendur vilja evrópsk og bandarísk fyrirtæki frekar oxíð og fjölliða kerfi;Japönsk og kóresk fyrirtæki undir forystu Toyota og Samsung hafa meiri áhuga á súlfíðkerfum;Kína hefur vísindamenn í öllum þremur kerfunum og kjósa almennt oxíðkerfi, eins og sýnt er á mynd 2.
Mynd 2 Framleiðsluskipulag solid-state lithium rafhlöður rafhlöðufyrirtækja og helstu bílafyrirtækja
Frá sjónarhóli framfara í rannsóknum og þróun er Toyota viðurkennt sem einn af öflugustu aðilum á sviði solid-state litíum rafhlöður í erlendum löndum.Toyota setti fyrst fram viðeigandi þróun árið 2008 þegar það var í samstarfi við Ilika, ræsibúnað með litíum rafhlöðum í föstu formi.Í júní 2020 hafa rafknúin farartæki Toyota með litíumrafhlöðum í föstu formi þegar framkvæmt ökupróf á prófunarleiðinni.Það hefur nú náð því stigi að afla akstursgagna um ökutæki.Í september 2021 tilkynnti Toyota að það myndi fjárfesta fyrir 13,5 milljarða dollara árið 2030 til að þróa næstu kynslóð rafhlöður og rafhlöðubirgðakeðjur, þar á meðal solid-state litíum rafhlöður.Innanlands stofnuðu Guoxuan Hi-Tech, Qingtao New Energy og Ganfeng Lithium Industry í litlum mæli tilraunaframleiðslulínum fyrir hálf-solid lithium rafhlöður árið 2019.Í september 2021 stóðst Jiangsu Qingtao 368Wh/kg solid-state litíum rafhlaða innlenda sterka skoðunarvottunina, eins og sýnt er í töflu 2.
Tafla 2 Framleiðsluáætlanir fyrir rafhlöður í föstu formi helstu fyrirtækja
Ferligreining á oxíð-undirstaða litíum rafhlöður í föstu formi, heitpressunarferli er nýr hlekkur
Erfið vinnslutækni og hár framleiðslukostnaður hefur alltaf takmarkað iðnaðarþróun á litíum rafhlöðum í föstu formi.Ferlabreytingar á litíum rafhlöðum í föstu formi endurspeglast aðallega í frumuundirbúningsferlinu og rafskaut þeirra og raflausnir hafa meiri kröfur fyrir framleiðsluumhverfið, eins og sýnt er í töflu 3.
Tafla 3 Ferlagreining á oxíð-undirstaða litíum rafhlöður í föstu formi
1. Kynning á dæmigerðum búnaði – heitpressa með lagskiptum
Kynning á aðgerðum líkansins: Lamination heita pressan er aðallega notuð í nýmyndunarferlinu í fullföstum litíum rafhlöðufrumum.Í samanburði við hefðbundna litíum rafhlöðu er heitpressunarferlið nýr hlekkur og vökvainnsprautunartengilinn vantar.hærri kröfur.
Sjálfvirk vörustilling:
• Hver stöð þarf að nota 3~4 ása servómótora, sem eru notaðir til lagskipunar og límingar í sömu röð;
• Notaðu HMI til að sýna hitunarhitastigið, hitakerfið þarf PID stýrikerfi, sem krefst hærri hitaskynjara og krefst meira magns;
• Stjórnandi PLC hefur meiri kröfur um stjórnunarnákvæmni og styttri hringrásartíma.Í framtíðinni ætti þetta líkan að þróast til að ná ofurháhraða heitpressandi lagskiptum.
Meðal búnaðarframleiðenda eru: Xi'an Tiger Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Shenzhen Xuchong Automation Equipment Co., Ltd., Shenzhen Haimuxing Laser Intelligent Equipment Co., Ltd., og Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd.
2. Kynning á dæmigerðum búnaði - steypuvél
Kynning á aðgerðum líkansins: Blandað duftsmyrslan er afhent í steypuhausinn í gegnum sjálfvirka fóðrunarkerfisbúnaðinn og síðan borinn á með sköfu, vals, öríhvolf og öðrum húðunaraðferðum í samræmi við vinnslukröfur og síðan þurrkað í þurrkunargöngunum.Grunnbandið ásamt græna búknum er hægt að nota til að spóla til baka.Eftir þurrkun er hægt að afhýða og klippa græna líkamann og klippa síðan í þá breidd sem notandinn tilgreinir til að steypa filmuefni með ákveðnum styrk og sveigjanleika.
Sjálfvirk vörustilling:
• Servó er aðallega notað til að spóla til baka og spóla, leiðrétta frávik og spennustjórnun er nauðsynleg til að stilla spennuna á aftur- og afspólunarstaðnum;
• Notaðu HMI til að sýna hitastig hita, hitakerfi þarf PID stjórnkerfi;
• Stýra þarf loftræstingarflæði viftu með tíðnibreyti.
Meðal búnaðarframleiðenda eru: Zhejiang Delong Technology Co., Ltd., Wuhan Kunyuan Casting Technology Co., Ltd., Guangdong Fenghua High-Tech Co., Ltd. – Xinbaohua Equipment Branch.
3. Kynning á dæmigerðum búnaði – sandmylla
Kynning á aðgerðum líkansins: Það er fínstillt fyrir notkun á örsmáum malaperlum, allt frá sveigjanlegri dreifingu til mjög orkumikilla mala fyrir skilvirka vinnu.
Sjálfvirk vörustilling:
• Sandmyllur hafa tiltölulega litlar kröfur um hreyfistýringu, nota almennt ekki servó, en nota venjulega lágspennumótora fyrir slípunarframleiðsluferlið;
• Notaðu tíðnibreytirinn til að stilla snældahraðann, sem getur stjórnað mölun efna á mismunandi línulegum hraða til að mæta mismunandi kröfum um fínleika mala mismunandi efna.
Meðal búnaðarframleiðenda eru: Wuxi Shaohong Powder Technology Co., Ltd., Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd., og Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.
Birtingartími: 18. maí 2022