У таласу убрзавања трансформације глобалне енергетске структуре према обновљивој енергији, литијумске батерије, као кључни носач ефикасне меморије енергије, пролазе се у дубоким технолошким променама у својим основним компонентама - литијумске ћелије батерије. Литијумске ћелије батерије су попут "срчаног" батерије, а њихов учинак директно одређује кључне показатеље као што су густина енергије, живот циклуса, и сигурност батерије, која је повезана са правцем развоја целокупног поља за складиштење и апликатион.
1 материјална иновација: кључна покретачка снага за пробијање кроз уска грла
(1) позитивни материјали електрода: прелазећи се из традиције у разнолики иновативност
У раним данима, литијумски кобалт оксид се широко користи у ћелијама литијумске батерије у пољу потрошачке електронике због своје високе напонске платформе и енергетске густине. Међутим, оскудица, висока цена и висока токсичност ресурса кобалта ограничавају своју промоцију великог обима. Након тога, литијум-гвожђе фосфат (ЛФП) се брзо појавио у пољима напајања и складиштења енергије због свог високог сигурносног живота и релативно ниске цене. Данас су високи ничени на никлорним материјалима (као што су НЦМ811, НЦА итд.) Постали истраживање и пријава. Узимање НЦМ811 као пример, значајно повећање садржаја никла је омогућило његову теоријску густину енергије да пређе 300Вх \/ кг, готово двоструко удвоструче традиционално литијум-гвожђе фосфат, значајно побољшање капацитета за складиштење литијумских батерија. Покретање потражње за електричним возилима дугог радног распона, пропорција примене и даље расте. Истовремено се такође активно развијају нови материјали за позитивне електроде као што су литијум манган гвожђе фосфат (ЛМФП). Комбинује безбедност и ниску цену литијум-гвожђе фосфата са високим карактеристикама литијум манган оксида и очекује се да постане позитивни материјал са инсталираном електродом следеће генерације.
(2) негативни материјал за електроду: спровођење већег специфичног капацитета и стабилности
Графит је одувек био главни материјал за негативну електроду литијумских ћелија батерије, са ниским трошковима, ниским потенцијалом за уметање литијума и добрим представом бициклисте. Међутим, са све већом потражњом за густином енергије батерије, теоријски специфични капацитет графитног аноде (372мАх \/ г) постепено постаје ограничавајући фактор. Материјали засновани на силикону постали су кључни смер за иновације у негативним материјалима електроде због њихових теоријских специфичних капацитета до 4200мАх \/ г, што је више од 10 пута од графита. Међутим, силицијум је подвргнут значајној експанзији запремине (до 300% -400%) током процеса пуњења и пражњења, што доводи до оштећења пуњења и структуре електроде, што озбиљно утиче на живот батерије. Истраживачи су припремили силицијумске композитне материјале равномерно расипајући нано силицијумске честице у угљеном матрицу, користећи флексибилност угљених материјала до пуфера Промена количине количине и побољшања проводљивости, ефикасно решавајући овај проблем. На пример, негативни електрод Силицон Царбон Цомпосите Негативни материјал електрода који је развио одређени предузеће може постићи живот циклуса од преко 1000 пута уз одржавање високог специфичног капацитета. Поред тога, негативна електрода Литијум титаната (ЛТО) широко је коришћена у сценаријима за складиштење енергије са изузетно високим сигурносним захтевима због његових одличних безбедносних перформанси, брзе способности пуњења и пражњења и ултра дугог живота и ултра дугог циклуса (до 10000 пута). Иако је његова густина енергије релативно ниска (око 120-180 вх \/ кг), још увек постоји простор за побољшање перформанси кроз структуралну оптимизацију и друга средства.
2 Оптимизација структурног дизајна: Побољшање свеобухватне перформансе батеријских ћелија
(1) иновативни развој процеса ламинације и намотаја
У производњи ћелија батерије, ламинавање и навијање су два главна метода процеса. Традиционални процес навијања има предности високе ефикасности производње и ниске трошкове опреме. Међутим, приликом производње ћелија батерије великих капацитета склони су проблемима као што су неравномерна дистрибуција силе на плочима електрода и интерној концентрацији стреса, која утиче на доследност и сигурност перформанси батерије. Процес ламинирања може да поднесе контакт између електрода више уједначене дистрибуције, и добро је обављати у побољшању енергетске дензитета и циклуса живота батерије, посебно погодне за сценарије на врхунским апликацијама које захтевају изузетно високу сигурност и перформансе. Последњих година непрестано иновација ламинирајуће технологије у великој мери је побољшала ефикасност производње кроз истраживање и примену велике брзине ламинирања. На пример, енергија саћања уноси технологију ламинирања љуљања, са једном брзином ламинирања до 0. 6с. Друга фаза планира да повећа брзину до 0. 45с, а трећа фаза ће развити а 0. 25с ултра велику ламинирајући опрему за ламинирање, што се очекује да ће у будућности бити у великој мери ламинирања у великој мери.
(2) Истраживање и примена нових ћелијских структура
Да бисте додатно побољшали перформансе ћелија батерије, нови структурни дизајн и даље се појављују. Међу њима је технологије ЦТП (ћелија за паковање) и ЦТЦ (ћелија за шасију) привукла много пажње. ЦТП технологија елиминише неке компоненте традиционалних батеријских модула директно интегришући ћелије батерије у батерију, смањујући број компоненти у батерију, ефикасно побољшавајући употребу простора и густине енергије и повећати енергетску густину батерије за 10% -15%. ЦТЦ технологија иде даље интегришући ћелије батерије директно у шасију возила, постизање дубоке интеграције између батерије и структуре тела. Ово не само у великој мери побољшава употребу и распон возила, али такође смањује тежину и производњу трошкова целог возила. Тесла је преузео водство у примени ЦТЦ технологије у неким његовим моделима, повећавајући распон возила за 10% -20% и водећи тренд развоја индустрије.
3 Надоградња производње процеса: Осигуравање квалитета и доследности ћелија
(1) Поступак велике прецизне прецизности електроде
Припрема електроде је пресудан корак у производњи литијумских батеријских ћелија, директно погађајући доследност ћелијске перформансе. Традиционални процес превлачења електроде има проблема као што су дебљина неравномерног премаза и недоследна дистрибуција честица, што резултира различитим реакционим стопама у различитим деловима батерије током пуњења и пражњења, што утиче на укупне перформансе и животни век. Данас се широко користе процеси високо прецизних прецизних премаза, који могу постићи прецизну контролу дебљине превлачења електроде, са одступањима која се контролишу у оквиру ± 2 μ М, у великој мери побољшања униформности и конзистентности премаза електрода. Истовремено, напредна технологија за прешање ваљка прецизно контролише параметре као што су под притиском и брзине притиска и брзине до чврстих честица електроде, побољшавају густину збијање електроде, а на тај начин побољшавају густину ћелијске енергије. На пример, на великој линији литијумске линије литијумске батерије, употреба прорезног превлачења и технологије прецизне прецизности повећала је густину енергије ћелија за 10% -15%, а одступање конзистентности капацитета исте серије ћелија било је мање од 1%, ефикасно осигурало стабилност и поузданост батерије.
(2) Интелигентна производња и контрола квалитета
Са развојем индустрије 4. 0 и интелигентна технологија производње, производња ћелија литијумске батерије се креће ка обавештајној служби. У процесу производње, опрема за аутоматизацију и роботи уносе да постигну беспилотне операције у индустрији, скупштина батерије, и другим аспектима, смањење утицаја људских фактора на квалитет производа. Истовремено, коришћењем технологија као што су велики подаци и вештачка интелигенција, могу се спровести прикупљање података и анализа производног процеса, а модели предвиђања квалитета могу се успоставити да би се потенцијални проблеми у процесу производње препознати и постигли прецизни контролу квалитета. На пример, праћењем у реалном времену и анализи параметара као што су напон, струја и температура током производног процеса батеријских ћелија за предвиђање индикатора за учење и предвиђање перформанси и живот ћелијских капацитета, а брзина оштећења и циклуса може се смањити за 30% {{5}%, побољшање ефикасности и квалитета производа.