Li-ion rafhlaða ný tækni

Li-ion rafhlaða ný tækni: einblína á stóra strokka, langa kjarna og önnur nýsköpunartækifæri

1. Rafhlöðuþróun: ofurhraðhleðsla, öryggi og önnur frammistaða er aðalstefnan; einbeita sér að stórum strokkum, löngum frumum og öðrum uppbyggingu nýsköpunar

1.1 Afköst rafhlöðuþróunar: rafhlöðuverksmiðjuskipulag með hátt orkuhlutfall, ofurhraðhleðsla og öryggi og aðrar tæknilegar leiðbeiningar

Ningde Time, BYD og aðrar kjarna rafhlöðuverksmiðjur eru að leggja út í átt að háu orkuhlutfalli, ofurhraðhleðslu og rafhlöðuöryggistækni, og framkvæmdaleiðin felur í sér nýsköpun í uppbyggingu, nýsköpun í efni osfrv.

    Ningde Times, leiðandi rafhlöðuverksmiðjan, hefur sett fram sex stefnur eins og hátt orkuhlutfall, ofurhraðhleðslu og raunverulegt öryggi, og tegundir tækni fela í sér nýsköpun í byggingu, nýsköpun í efni og nýsköpun í stjórnunarmálum. Samkvæmt opinberu vefsíðu Ningde Times, getum við séð að Ningde Times hefur sett í sex áttir byggingarnýsköpunar, efnisnýsköpunar og nýsköpunar í stjórnun, sem eru mikil sérhæfð orka, langur líftími, ofurhraðhleðsla, raunverulegt öryggi, sjálf- stjórna hitastigi og skynsamlegri stjórnun. Tökum ofurhraðhleðslu sem dæmi, ofurhraðhleðslan frá Ningde Time vísar til hraðustu 5 mínútna til 80% hleðslunnar, hvað varðar uppbyggingu, multi-halla stöngstykki og multi-eyra aðferð eru notuð, sérstaklega:① multi-halli stöngstykki: með því að stjórna halladreifingu á gljúpu uppbyggingu stöngstykkisins, efra lagið af mikilli gropbyggingu, neðra lagið af háþrýstiþéttni uppbyggingu, fullkomlega að teknu tilliti til tvöfalds kjarna mikils orkuþéttleika og frábær hröð hleðsla;② fjöleyra: að þróa fjölvítt rými (2) Fjöllaga: þróun fjölvíddar geimskotatækni, sem bætir til muna núverandi burðargetu stöngstykkisins og brýtur í gegnum tæknilega flöskuháls háhitahækkunar rafhlöðunnar klefi meðan á 500A beinni hleðslu stendur.

1.2 Ný gerð nýsköpunar rafhlöðu/byggingar: stórar sívalar, langar frumur osfrv. eru mikilvægar skipulagsleiðbeiningar fyrir rafhlöðuverksmiðjur

Við greiddum í gegnum rafhlöðuformið, fjöldaframleiðsluframfarir, frammistöðuvísitölu og hagstæða eiginleika helstu rafhlöðuverksmiðja, sem eru virkir að setja út ný rafhlöðuform eins og stóra strokka og langar frumur. Tökum Honeycomb Energy sem dæmi, önnur kynslóð af lagskiptu löngu þunnu frumunni L600 hefur lokið þróun og er búist við að hún nái fjöldaframleiðslu á Q3 2022; hvað varðar frammistöðuvísitölu hefur afkastageta L600 stakrar frumu aukist í 196Ah, orkuþéttleiki er meira en 185wh/kg og rúmmálsorkuþéttleiki er meira en 430wh/L, sem hefur hagstæða eiginleika eins og mikla eindrægni, mikla aðlögunarhæfni, mikið öryggi og langt líf.

(2) Stór sívalur: Tesla, BAK, EVERLIGHT og aðrar rafhlöðuverksmiðjur eru að setja út stórar sívalur rafhlöður. Tökum Tesla sem dæmi, 4680 rafhlaðan notar mikið nikkel bakskaut + sílikon kolefni bakskautsefni og rafskautslausa tækni, með orkuþéttleika upp á 300Wh/kg, rafhlaðan er 5 sinnum meiri en núverandi 2170 lausn, og framleiðsla er 6 sinnum hærri. Að auki hefur það kosti í orkuþéttleika, krafti og hleðslunýtni.

2. Stór sívalur: Búist er við að notkun leysir aukist; miklar kröfur um nákvæmni búnaðar

2.1 Stór sívalur rafhlaða: Tökum Tesla 4680 sem dæmi, tækninýjungar eins og þurr rafskaut og rafskautslaus töf eru athyglisverð.

Samkvæmt blaðinu er 4680 sívalur rafhlaðan frekari byggingarnýjung sívalnings rafhlöðunnar frá minni 1865 til 2170. Í samanburði við áður notaða 2170 rafhlöðu dregur 4680 rafhlaðan verulega úr hitamyndun, leysir hitaleiðni vandamálið með mikilli orkuþéttleika frumur, og eykur hámarksafl hleðslu og afhleðslu, sem gerir 4680 rafhlöðuna að lokum 5 sinnum meiri orku og 6 sinnum meiri orku en 2170 rafhlöðuna, en lækkar kostnaðinn um 14% og eykur drægið um 16%.

Hvað varðar uppbyggingu nýsköpunar og framleiðsluferlis, þá hefur 4680 þrjár helstu tækninýjungar miðað við fyrri rafhlöður - þurr rafskautaferli, luglaus (allur tapp) og CTC tækni - sem hefur leitt til lægri frumuframleiðslukostnaðar og meiri frammistöðubóta. Taktu taulausu tæknina sem dæmi, 4680 frumuhönnunin breytir öllu safnaranum í töfra, leiðandi leiðin er ekki lengur háð töglunum og straumsendingin er breytt úr þversendingu meðfram töppunum að safnaplötunni í lengdarsendingu í safnarinn, sem minnkar viðnámið í 2mΩ og innri viðnámsnotkun frá 2W til 0.2W.

2.2 Þurrt rafskautsferli: lítill kostnaður miðað við hefðbundið blautt ferli, kjarninn liggur í rafskautssamsetningu og filmuútpressunarbúnaði

Maxwell þurr rafskautstækni er hentugur fyrir núverandi litíum rafhlöðu efnafræði og háþróuð ný rafskautsefni, enginn leysir er notaður í framleiðsluferlinu, og það er hægt að útvíkka það til framleiðslu á rúllu í rúlla og kjarnatæknin er rafskautssamsetning og filmumyndandi extrusion búnaður.

(1) Samkvæmt greininni "Dry Electrode Coating Technology" eftir Hieu Duong, Joon Shin og Yudi Yudi, samanstendur þurr rafskautstækni Maxwell af þremur skrefum: (i) þurrduftblöndun, (ii) duft til þunnhúðunar mótun, (iii) ) þunnt lag og vökvasöfnunarpressun, öll þrjú skrefin eru leysilaus. Þurr rafskautsferli Maxwell er skalanlegt að núverandi litíumjónarafhlöðuefnafræði og háþróuðum nýjum rafskautaefnum; sérstaklega er sérstakt þurrt ferli Maxwell notað til að blanda duftinu til að mynda endanlega duftblöndu af virkum efnum, bindiefnum og leiðandi íblöndunarefnum, sem er pressuð og kalanderuð til að mynda. -húðuð rafskautsfilma sem einnig er hægt að vinda í rúllur. Að lokum er þunnt rafskautslagið þrýst saman við söfnunarvökvann til að mynda rafskautið.

(2) Hvað varðar kosti, samkvæmt greininni "Dry Electrode Coating Technology" eftir Hieu Duong, Joon Shin og Yudi Yudi, er hægt að beita Maxwell þurr rafskautsferlinu á klassískt og háþróað rafhlöðuefni og hægt að útvíkka það í spólu til -vinda framleiðsla miðað við hefðbundin blaut rafskaut. (3) Hvað varðar kjarnatækni, samkvæmt Battery World Online, er kjarnatæknin í þurrkaskautferli Maxwell rafskautssamsetningin og filmumyndandi extrusion tækni og búnaður.

Að auki er hægt að búa til þurr rafskaut með ýmsum aðferðum eins og púlsleysi og sputtering útsetningu, sem krefjast viðbótar filmuglæðingarferlis samanborið við blauta og Maxwell þurr rafskautsferli. Samkvæmt greininni "Lysefnalaus framleiðsla rafskauta fyrir litíumjónarafhlöður" eftir Brandon Ludwig, Zhangfeng Zheng, Wan Shou, Yan Wang og Heng Pan, ólíkt blautum rafskautsundirbúningsferlinu, er hægt að búa til þurr rafskaut með púlslausri leysiútfellingu. Þurra rafskautsferlið er hægt að ná með ýmsum aðferðum eins og púlsleysi og sputtering útfellingu, sem þarfnast ekki þurrkunar, en krefst viðbótar þunnfilmuglæðingar vegna hás hitastigs sem stafar af púlslausri leysiútfellingu. Rafskautsundirbúningsferlið sem lagt er til í þessari grein er sem hér segir.

(1) Undirbúningsferli fyrir blautt rafskaut① Pasta steypuferli: Lithium rafhlöður rafskaut eru gerðar með því að steypa deig (inniheldur virkt efni í leysi, leiðandi kolefni og bindiefni) á málm safnara. Algengasta bindiefnið er PVDF (foruppleyst í leysinum NMP), og grugglausninni sem myndast er blandað saman og steypt á safnarann, sem þarf að þurrka til að gufa upp leysirinn til að framleiða þurrt, gljúpt rafskaut. Þurrkunin tekur langan tíma, venjulega 12-24 klukkustundir við 120gráðuC. Einnig, vegna þess að NMP er kostnaðarsamt og mengandi, verður að setja upp endurheimtarkerfi til að endurheimta uppgufað NMP meðan á þurrkunarferlinu stendur (bætir við umtalsverðri fjárfestingu).

Rafstöðueiginleikarúðaútfelling sem byggir á leysi: Rafskautsefni er borið á safnarann ​​með því að nota rafstöðueiginleikaúðaútfellingu sem byggir á leysi, þ.e. útfellda efnið er úðað í stút og sett á safnarann; rafskaut sem eru smíðuð á þennan hátt sýna svipaða eiginleika og slurry-steypt rafskaut, með þeim álíka ókosti að krefjast mikils þurrkunarferlis sem krefst einnig tíma og orku (2 klst. við 400gráðuC). Lithium rafhlöður eru einnig framleiddar með úðatækni, þar sem hverri rafskautssamsetningu er úðað á æskilegt yfirborð með því að nota NMP-undirstaða húðun, sem enn krefst uppgufun leysis.

(2) Undirbúningsferli fyrir þurrt rafskaut er náð með ýmsum aðferðum eins og púlsleysi og sputtering útfellingu. Pulsed leysir útfellingu er náð með því að fókusa leysir á skotmark sem inniheldur efnið sem á að setja, og þegar leysirinn hittir markið, gufar efnið og er sett á safnarann; þó að enginn leysir sé notaður verður filman sem sett hefur verið að þola hitastig upp á 650-800gráðuC, á meðan segulómsútfelling getur lækkað nauðsynlegan glæðuhitastig í 350gráðuC. Þessi aðferð er dæmigerð fyrir þurrfrumu rafskautsframleiðslu, en útfellingarhraði er hægur og krefst háhitaglæðingar.

Þurra rafskautsferlið er ódýrara en hefðbundið blautt ferli, aðallega hvað varðar launakostnað, búnaðarfjárfestingu og plönturými. Samkvæmt blaðinu "Solvent-Free Manufacturing of Rafskauta fyrir Lithium-ion Rafhlöður" eftir Brandon Ludwig, Zhangfeng Zheng, Wan Shou, Yan Wang & Heng Pan, til dæmis, Battery Design Scenario 1. Til dæmis er þurr rafskautsframleiðsla 21,6% , 14,2% og 13,1% minna í beinni vinnu, búnaðarkostnaði og verksmiðjusvæði, í sömu röð, en framleiðslu blautra rafskauta, miðað við að 100,000 frumur séu framleiddar á ári.

2.3 Lugless (all-lug) tækni: minnka innra viðnám rafhlöðunnar, leysisuðumagn upp á við, miklar kröfur um nákvæmni búnaðar

(allt eyra) tækni getur dregið verulega úr viðnám og innri viðnámsnotkun rafhlöðunnar. Samkvæmt ritgerð Yulong Zhao "Power Battery 4680 Full Lug Technology Scan": 1) Hefðbundin sívalur rafhlaða: jákvæð og neikvæð koparþynna og álþynnuþind eru staflað og vafið og leiðarvír (tapp) er soðinn á hvorn enda koparsins. filmu og álpappír til að leiða rafskautið. (2) 4680 rafhlaða: allur safnarinn er breytt í tapp, leiðandi leiðin er ekki lengur háð tindinni, straumurinn er fluttur frá þverskiptingunni meðfram töfunni til safnarans til lengdarflutnings safnarans, allt leiðandi lengd er breytt úr 800-1000mm af 1860 eða 2170 koparþynnulengd í Öll leiðandi lengd er breytt úr 800-1000mm af 1860 eða 2170 koparþynnulengd í 80mm (hólfhæð), sem dregur úr viðnáminu í 2mΩ og innri viðnámsnotkun frá 2W til 0.2W, stærðargráðu lægri.

Byggingarhönnunareiginleikar: snerti-/leiðandi svæði tappans á öðrum enda klefans er jafnt og/stærra en safnara. Samkvæmt „lugless“ einkaleyfi Tesla sem vitnað er í af opinberu WeChat opinberu númeri GaoGong Lithium, lýsir það að minnsta kosti einu rafskauti sem rafhlöðulausu festingu, nánar tiltekið: 1) Neðra stig kjarnans: endi safnarans er eftir hvítur og ekki húðaður með jákvæðum/neikvæðum efnum, þar sem hægt er að skilja safnarahlutann sem almennan töf, Tesla Lykillinn að „tugglausu“ hönnuninni er að leiðslusvæði töfra er nákvæmlega það sama og safnara, eða jafnvel snertiflötur og leiðslusvæði. eru stærri en leiðni svæði safnara í gegnum hlífina fjölbreytta uppbyggingu hönnun; 2) efri hæð kjarnans: ef aðeins eitt rafskaut án tappalausnar er notað er efri endinn enn sá sami og 18650, 21700 kjarnahönnunin. Samkvæmt einkaleyfisgreiningunni getur aðeins annar endi töfralausu tengingarinnar náð þeim áhrifum að minnka innri viðnám um 5 sinnum.

(1) Framleiðsluferli: Samkvæmt opinberu WeChat opinberu númeri Automotive Materials Network, sem vitnað er í í Automotive Home, eru tveir framleiðsluferli fyrir innleiðslutappa, þ.e. fyrst klippa og síðan vinda, og fyrst vinda og síðan leysideyja- klippa, sérstaklega:① Fyrst skera og síðan vinda: Með nákvæmum útreikningum er efnið skorið í marga hluta áður en það er vindað. Þegar vindan nær forstilltri orku er suðu framkvæmd. Laser-skurður eftir vinda: Efnið er vindað beint óháð breidd og stærð og leysisskurður er framkvæmd á umfram efni eftir að hafa náð forstilltri orku, sem krefst mikillar nákvæmni.

(2) Kröfur um búnað: Samkvæmt opinberu WeChat opinberu númeri Automotive Materials Network, þar sem vitnað er í upplýsingar Auto House og GaoGong Lithium WeChat almenningsnúmer, frá sjónarhóli framleiðslubúnaðar, eru miklar breytingar á þremur þáttum undir tækni sem er ekki -polar lug (all-polar lug), sérstaklega:① húðunarferli: ákveðna bogadregna lögun allskauta tindanna veldur meiri kröfum um nákvæmni búnaðar og hvíta rýmið á ytri hringnum verður meira og meira en hvíta rýmið á innri hringnum;② skurðarbúnaður: kröfurnar um leysiskurðarferli eru hærri. (2) skurðarbúnaður: meiri kröfur um leysisskurðarferli og eyður í efnislagi passa vegna ójafnra skurðarbrúna; (3) leysir suðu: Fjöldi soðnu samskeyti í leysipunktssuðu allra töfra er aukinn um meira en fimm sinnum samanborið við 21700. Nánar tiltekið, samkvæmt suðuferlinu, til dæmis, samkvæmt pappír Zhao Yulong "Power Battery 4680 full lug tækni skanna" innihald, fullur tappinn og safnplata eða skel tengingin, kröfur um leysisuðutækni eru hærri, nánar tiltekið frá hefðbundinni tveggja hnakka blettasuðu til fulls túpa yfirborðssuðu, suðuferli og suðumagn hafa orðið meira, leysistyrkur og brennivídd er ekki auðvelt að stjórna, auðvelt að suða í gegnum brennt inn í kjarna eða engin suðu;. Að auki leggja sum fyrirtæki til að nota press-fit frekar en suðu einkaleyfi fyrir núverandi safnara.

Við tökum CTC tækni Tesla sem dæmi og greinum hana á eftirfarandi hátt: 1) Ólíkt 2170 rafhlöðupakkanum sem samanstendur af fjórum einingum, tekur 4680 rafhlöðupakkinn CTC tækni og rafhlöðupakkinn virkar sem grunnplata ökutækisins. Samkvæmt opinberri vefsíðu InsideEVs, frá þversniðsmynd af nýja Model Y uppbyggingu rafhlöðupakkanum sem sýndur var í Giga Berlin verksmiðjuferðinni í október 2021, útilokar 4680 rafhlöðupakkinn beint einingahönnunina og samþykkir CTC tækni, sem er þétt raðað í undirvagn ökutækisins, þ.e. botninn á Model Y búin 4680 rafhlöðupakkanum er holaður út og rafhlöðupakkinn virkar sem undirvagn. Rafhlöðupakkinn þjónar sem undirvagn. Aftur á móti hefur 2170 rafhlaðan í Model Y fjórar einingar - tvær stuttar einingar og tvær langar einingar. Og litíumfyrirtækið okkar í geimferðum er einnig byggt á stórum sívalur rafhlöðutækni, leikni er einnig fjarlæg leiðtogi:http://www.optimum-china.com