W wielkiej fali globalnej transformacji energii technologia magazynowania energii, jako kluczowe wsparcie, przechodzi bezprecedensowe zmiany i rozwój. Akumulatory litowe, z ich wyjątkową wydajnością, stały się kręgosłupem obecnego pola magazynowania energii. Ciągłe innowacje technologiczne wprowadziły nową witalność do stosowania baterii litowych w dziedzinie magazynowania energii, wprowadzając nową erę magazynowania energii.
Nowe materiały prowadzą skok w wydajności
Wysoki materiał elektrody dodatniej nikiel zwiększa gęstość energii
Gęstość energii baterii litowych zawsze była przedmiotem uwagi dla naukowców. W ostatnich latach dokonano znaczących przełomów w badaniach i rozwoju wysokich materiałów katodowych. W tradycyjnych trójskładnikowych materiałach katody litowej baterii litowej różne proporcje niklu, kobaltu, manganu (lub aluminium) określają wydajność baterii. Wraz z rozwojem technologii zwiększenie zawartości niklu stało się kluczową drogą do poprawy gęstości energii. Pojawienie się wysokich trójskładnikowych materiałów (takich jak NCM811, NCA itp.) Znacznie zwiększyło specyficzną pojemność akumulatorów. Przykładając NCM811, jego zawartość niklu wynosi nawet 80%. W porównaniu z niskimi materiałami niklu może zapewnić platformę o wyższym napięciu, która znacznie poprawia gęstość energii akumulatorów litowych. Gęstość energii niektórych produktów przekroczyła 300 Wh\/kg. Oznacza to, że przy takiej samej objętości i masy akumulatory litowe mogą przechowywać więcej energii elektrycznej, kładąc solidne podstawy do miniaturyzacji i wydajnego rozwoju systemów magazynowania energii. Na przykład w niektórych rozproszonych projektach magazynowania energii, które wymagają ścisłych wymagań dotyczących przestrzeni i wagi, systemy magazynowania energii baterii litowej z wykorzystaniem wysokich niklu dodatnich materiałów elektrodowych mogą przechowywać wystarczającą ilość energii elektrycznej w ograniczonej przestrzeni, aby zaspokoić potrzeby energii elektrycznej użytkowników.
Rozszerzanie granicy wydajności materiałów elektrodowych na bazie krzemowej
W dziedzinie negatywnych materiałów elektrodowych materiały na bazie krzemowe stały się hotspotem badawczym w ostatnich latach ze względu na ich ultra-wysoką pojemność specyficzną teoretyczną (do 4200 mAh\/g, znacznie wyższą niż 372 mAh\/g tradycyjnych grafitowych elektrod ujemnych). Jednak materiały na bazie krzemowe ulegają poważnej rozszerzeniu objętości (do 300% -400%) podczas procesów ładowania i rozładowania, co prowadzi do uszkodzenia struktury elektrody i skrócenia żywotności cyklu. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy zmodyfikowali materiały na bazie krzemu za pomocą takich technik, jak nanotechnologia i kompozyty. Na przykład łączenie nanocząstek krzemu z materiałami węglowymi w celu utworzenia rdzeniowej skorupy lub porowatych struktur może nie tylko buforować zmiany objętości krzemu podczas procesów ładowania i rozładowania, ale także poprawić przewodność materiału. Poprzez te ulepszenia technologiczne stopniowo dojrzewało stosowanie materiałów elektrodowych na bazie krzemowych w akumulatorach litowych. Akumulatory litowe z wykorzystaniem materiałów elektrodowych na bazie krzemu mogą nie tylko znacznie zwiększyć gęstość energii akumulatora, ale także w pewnym stopniu poprawić szybkie ładowanie akumulatora. Oczekuje się, że ujemne materiały elektrody na bazie krzemowe będą szeroko stosowane w produktach akumulatorów litowych w połowie do wysokiej klasy w ciągu najbliższych kilku lat, dodatkowo rozszerzając granicę wydajności akumulatorów litowych w polu magazynowania energii.
Optymalizacja struktury baterii w celu zwiększenia kompleksowej wydajności
Układana struktura poprawia wydajność baterii
Tradycyjne baterie litowe często przyjmują strukturę rany, która ma wysoką wydajność produkcji, ale istnieją pewne ograniczenia pod względem spójności baterii, bezpieczeństwa i żywotności cyklu. Struktura laminowana, jako nowy rodzaj konstrukcji struktury baterii, w ostatnich latach zyskała coraz większą uwagę. Ułożona struktura może skutecznie zmniejszyć wewnętrzną oporność akumulatora i poprawić wydajność ładowania i rozładowywania poprzez kolejne układanie dodatnich i ujemnych płyt elektrody i separatora, a następnie je zamknięcie. Tymczasem, ze względu na lepszą kontrolę rozmiaru i położenia arkuszy elektrod podczas procesu układania, spójność baterii jest znacznie ulepszona. Pod względem bezpieczeństwa struktura laminowana może zmniejszyć lokalne zjawisko przegrzania akumulatorów podczas ładowania i rozładowywania oraz zmniejszyć ryzyko ucieczki termicznej. Ponadto ułożona struktura akumulatorów dobrze sobie radzi pod względem żywotności cyklu, spełniając wymagania systemów magazynowania energii dla długiej żywotności baterii. Obecnie niektóre wysokiej klasy magazynowanie litowe produkty akumulatorów zaczęły przyjmować konstrukcje laminowane. Przy ciągłej dojrzałości technologii i zmniejszeniu kosztów oczekuje się, że struktury laminowane będą szeroko stosowane w dziedzinie magazynowania energii akumulatorów litowych.
Zintegrowane opakowanie zwiększa niezawodność baterii
Technologia opakowań akumulatorów ma również kluczowe znaczenie dla ich wydajności i niezawodności. Tradycyjna metoda pakowania dla akumulatorów litowych ma problemy, takie jak słaba wydajność uszczelnienia i podatność na zewnętrzne wpływy środowiskowe. Aby rozwiązać te problemy, pojawiła się zintegrowana technologia opakowań. Zintegrowana technologia opakowań przyjmuje w pełni uformowaną powłokę, która całkowicie uszczelnia elektrody dodatnie i ujemne, elektrolit, separator i inne elementy akumulatora w zamkniętej przestrzeni, skutecznie zapobiegając wyciekowi elektrolitu i inwazji zanieczyszczeń zewnętrznych. Jednocześnie zintegrowana struktura opakowań może lepiej wytrzymać wewnętrzne zmiany ciśnienia baterii podczas ładowania i rozładowywania, poprawiając bezpieczeństwo i niezawodność baterii. Ponadto zintegrowane opakowanie może zmniejszyć ogólną wagę i objętość baterii oraz poprawić gęstość energii baterii. W niektórych projektach magazynowania energii na zewnątrz wykorzystanie zintegrowanych pakowanych systemów magazynowania energii baterii litowej może lepiej dostosować się do trudnych środowisk naturalnych i zapewnić stabilne działanie systemu magazynowania energii.
Uaktualnienie procesów produkcyjnych promuje rozwój przemysłowy
Inteligentna produkcja poprawia wydajność produkcji i jakość
Wraz z postępem przemysłu 4. 0 zastosowanie inteligentnej technologii produkcyjnej w dziedzinie produkcji baterii litowych staje się coraz bardziej rozpowszechnione. Inteligentna produkcja osiągnęła inteligentną i zautomatyzowaną kontrolę procesu produkcji baterii litowych, wprowadzając zaawansowane technologie, takie jak sprzęt automatyzacji, roboty i sztuczna inteligencja. W procesie produkcji ogniw akumulatorowych zautomatyzowany sprzęt powlekania może dokładnie kontrolować grubość powłoki i jednolitość zawiesiny elektrody, poprawia jakość arkuszy elektrod; Roboty mogą osiągnąć bardzo precyzyjne działanie podczas montażu ogniw akumulatorowych, zmniejszyć błędy ręczne, poprawić wydajność produkcji i spójność produktu. W procesie montażu baterii i systemu zestawu inteligentnej technologii produkcyjnej może osiągnąć automatyczną dystrybucję materiałów, montaż modułów i testowanie systemu, znacznie skracając cykl produkcji i poprawić wydajność produkcji. Jednocześnie, poprzez analiza dużych zbiorów danych i algorytmy sztucznej inteligencji, inteligentne systemy produkcyjne mogą monitorować różne parametry w procesie produkcyjnym w czasie rzeczywistym, odkrywać i rozwiązywać problemy w procesie produkcyjnym w odpowiednim czasie oraz poprawić jakość produktu i wydajność. Na przykład liderzy branży, tacy jak CATL, znacznie poprawili wydajność produkcji i jakość akumulatorów litowych poprzez budowanie inteligentnych fabryk, promując rozwój całego przemysłu baterii litowych.
Zielona produkcja osiąga zrównoważony rozwój
Na tle globalnego rzecznictwa w zakresie rozwoju zielonego, greinacja procesów produkcyjnych baterii litowych stała się również ważnym trendem w rozwoju branży. Zielona produkcja wymaga minimalizacji zużycia energii i emisji zanieczyszczeń w procesie produkcyjnym baterii litowych oraz recyklingu zasobów. W procesie zaopatrzenia w surowce przedsiębiorstwa zwracają większą uwagę na zrównoważony rozwój i przyjazność środowiskową surowców oraz nadają priorytet wybór surowców wytwarzanych za pomocą procesów zielonych i przyjaznych dla środowiska. Podczas procesu produkcyjnego podejmowane są takie środki, jak optymalizacja procesu produkcyjnego i przyjęcie sprzętu oszczędzającego energię w celu zmniejszenia zużycia energii. Na przykład przyjęcie nowych technologii suszenia i procesów uzdatniania ciepła może zmniejszyć zużycie energii przy jednoczesnym zapewnieniu jakości produktu. Jeśli chodzi o oczyszczanie zanieczyszczeń, przedsiębiorstwa zwiększyły swoje wysiłki na rzecz kontrolowania zanieczyszczeń, takich jak spalin, ścieki i pozostałości odpadów, przyjmując zaawansowane technologie kontroli zanieczyszczeń w celu osiągnięcia standardowych emisji zanieczyszczeń. Jednocześnie niektóre przedsiębiorstwa aktywnie przeprowadzają recykling i wykorzystanie baterii litowych odpadów. Poprzez skuteczne technologie recyklingu cenne metale, takie jak lit, kobalt i nikiel w akumulatorach litowych, mogą być recyklingowe i ponownie wykorzystywane, zmniejszając zależność od nowych zasobów, zmniejszając zanieczyszczenie środowiska i tworząc zrównoważony model rozwoju przemysłowego.