Hva er utviklingstrendene for batterier?

Ternære litiumbatterier, også kjent som "ternære polymer litiumbatterier," er litiumbatterier som bruker ternære katodematerialer som litium nikkel kobolt mangan oksid (NCM) eller litium nikkel kobolt aluminium oksid (NCA). Kobolt, primært brukt til å stabilisere den lagdelte strukturen til materialet og forbedre syklus- og hastighetsytelsen, er et uunnværlig edelt metall i ternære batterier.

Kostnader har alltid vært en snublestein for utviklingen av markedet for nye energibiler. Som kjernekostnadskomponenten har "strømbatteriet" alltid vært et fokus for håp om kostnadsreduksjon. Å redusere andelen og innholdet av kobolt i ternære litiumbatterier vil tilsvarende redusere den totale kjøretøykostnaden, og svekke virkningen av koboltprissvingninger på selskaper. Dette vil tillate bedrifter å skifte fra en proaktiv til en reaktiv tilnærming, noe som vil være til fordel for utviklingen av markedet for nye energibiler.

Solid-batterier er en type batteriteknologi. I motsetning til de vanlig brukte litium-ion- og litium-ionpolymerbatteriene, bruker solid-batterier solide elektroder og solide elektrolytter.

Fordi det vitenskapelige samfunnet mener at litium-ion-batterier har nådd sine grenser, har solid-batterier nylig blitt sett på som en potensiell etterfølger til litium-ion-batterier. Solid-litiumbatteriteknologi bruker en glassblanding laget av litium og natrium som ledende materiale, og erstatter elektrolytten til tradisjonelle litiumbatterier, og forbedrer energitettheten til litiumbatterier betydelig.

Fast-elektrolytter har et vindu med høy elektrokjemisk stabilitet, som gjør at de kan brukes med høyspente elektrodematerialer for å øke batteriets energitetthet ytterligere. Faststoff-elektrolytter har også høy mekanisk styrke, som effektivt undertrykker litiumdendritpenetrasjon under batterisykling, noe som gjør det mulig å bruke metallisk litium, som har en høy teoretisk energitetthet, som negativt elektrodemateriale. En ulempe med faststoff-elektrolytter (en gjeldende utviklingsutfordring) er den ekstremt høye faststoff-kontaktmotstanden mellom elektroden og elektrolytten.

Bladbatteriet er et helt nytt designkonsept som bruker lange celler samtidig som det eliminerer det mellomliggende modulstadiet, og integrerer cellene direkte i batterisystemet. Dette reduserer effektivt vekt og kostnader, i likhet med CATLs CTP (Cell-to-Pack)-teknologi. I mellomtiden låner BYDs batteristrukturdesign prinsippet om honeycomb aluminiumsplater, ved å bruke strukturelt lim for å fikse battericellen mellom to lag med aluminiumsplater, slik at selve cellen kan fungere som en strukturell komponent for å øke den totale systemstyrken.

(Tradisjonelle firkantede batterier VS Blade batterier)

Firma Cs produkt er 148 mm langt, 79 mm tykt og 97 mm høyt, med en innvendig kveilet struktur som ligner en murstein. Bladbattericellen er 960 mm lang, 13,5 mm tykk og 90 mm høy, med en intern stablet struktur. Den lange, tynne formen ligner et blad, derav navnet "bladbatteri."

Stableprosessen innebærer å kutte de positive og negative elektrodene i små biter, stable dem med en separator for å danne små battericeller, og deretter stable og koble disse små cellene parallelt for å danne en stor battericelle. Dette er en produksjonsprosess for Li-ion-battericeller.

For eksempel er poselitiumbatterier avhengige av "stabling", for eksempel en "Z"-formet stabling. Først kuttes de positive og negative elektrodematerialene i rektangulære ark av samme størrelse, og stables deretter på en separator. Separatoren går i "Z"-form mellom elektrodene, skiller dem, og til slutt er den pakket inn i aluminium-plastemballasje.

ACEY-SSM-CBatteristablemaskiner en enhet som kan brukes i stablingsprosessen av litium-ion-batteripoler. Prosessen med manuell filmlasting, påfølgende polstykkeposisjonskorreksjon og laminering fullføres automatisk, som har egenskapene til høy lamineringseffektivitet og høy nøyaktighet.

Stablingsprosessen er kompleks, hovedsakelig på grunn av kutting av elektrodearkene og separatoren. Imidlertid er skjæreutbyttet for elektrodeark lavt, og det er vanskelig å opprettholde høy konsistens i kvalitet (tverrsnitt, grader osv.), og innrettingsnøyaktigheten er utilstrekkelig. Dette stiller høye krav til produksjonsprosessens kvalitet. Dette er hovedårsaken til at stablede batterier ikke har blitt utbredt.

CTP-teknologi, forkortelse for Cell To Pack, eliminerer moduldesignet, og integrerer cellene direkte i en batteripakke, som deretter integreres i kjøretøyets gulv som en del av de overordnede strukturelle komponentene.

Denne tilnærmingen reduserer mengden materiale som brukes i selve modulen, for eksempel sideplater, endeplater (modulkonstruksjonskomponenter) og bjelker (batteripakkestøttestrukturer) som opprinnelig ble brukt til å skille og koble sammen moduler. Dette forenkler den generelle batteristrukturen i stor grad, frigjør plass, gir mulighet for økt batteripakkekapasitet av samme størrelse, og reduserer batteripakkens vekt, og øker dermed batteriets energitetthet og reduserer kostnadene.

CTP-teknologi har i dag to forskjellige tilnærminger. Det er to hovedtilnærminger: For det første fullstendig eliminering av moduler, eksemplifisert ved BYDs Blade Battery; og for det andre, integrering av små moduler i store moduler, representert ved CATLs CTP-teknologi.

BYD Blade Battery vs. CATL CTP

CTC-teknologi, forkortelse for Cell to Chassis, ble beskrevet av Zeng Yuqun, styreleder for CATL, på China Automotive Blue Book Forum som følger: "Denne teknologien integrerer battericellen og chassiset sammen, og integrerer videre motoren, det elektroniske kontrollsystemet og kjøretøyets høyspenningskomponenter som DC/DC-omformere og OBC-er gjennom en innovativ strømoptimalisering og reduserer energiforbruket gjennom en innovativ strømoptimalisering. CTC vil gjøre det mulig for nye energikjøretøyer å konkurrere direkte med bensinbiler når det gjelder kostnader, gi mer passasjerplass og forbedre chassisets framkommelighet."

På en måte kan CTC forstås som en ytterligere utvidelse av CTP. Kjernen ligger i å eliminere modulen og pakkeprosessen, direkte integrering av battericellen på kjøretøyets chassis, og oppnå en høyere grad av integrering.

Tradisjonell teknologi vs. CTP vs. CTC

Fremveksten av CTC bryter gjennom begrensningene til PACK (pakketeknologi) og involverer direkte kjøretøyets chassis, den mest kritiske kjernekomponenten i hele kjøretøyet. Det representerer en kjernefordel akkumulert av OEM-er gjennom langsiktig-utvikling, og er noe batteriselskaper/spesialiserte PACK-selskaper har vanskelig for å utvikle uavhengig. Derfor planlegger noen batterileverandører nå chassisutvikling.

På Giga Fest-arrangementet som ble holdt på fabrikken i Berlin i fjor, viste Tesla frem sin 4680 Structural Battery (CTC)-løsning -4680-batteripakken eliminerer moduldesignet, med celler tett plassert i kjøretøyets chassis. Batteridekselet tjener de doble funksjonene for å forsegle batteriet og kjøretøyets gulv, og seter kan monteres direkte på batteripakken.

Fra kobolt-frie og solide-batterier til bladbatterier, stablingsprosesser og nå integrerte teknologier som CTP/CTC, nåværende utvikling av batteriteknologi presenterer et klart hovedtema: å forfølge den ultimate energitettheten, lavere kostnader og høyere integreringseffektivitet samtidig som den sikrer sikkerhet.

Disse teknologiene eksisterer ikke isolert, men er sammenvevd og utvikler seg sammen. Koboltfri-teknologi har for eksempel som mål å løse flaskehalsproblemet med råvarekostnader; solid-batterier blir sett på som neste-generasjons løsning for å bryte gjennom flaskehalsene med energitetthet og sikkerhet; bladbatterier og stablingsprosesser innoverer fra perspektivet til cellestruktur og produksjon; CTP/CTC-teknologi omdefinerer forholdet mellom batterier og kjøretøy fra systemintegrasjonsperspektivet, og er et revolusjonerende skritt for å forbedre pakningseffektiviteten og optimalisere kjøretøydesignet.

Ta kontakt nå