Mik az akkumulátorok fejlesztési trendjei?

A háromkomponensű lítium akkumulátorok, más néven "hármas polimer lítium akkumulátorok", olyan lítium akkumulátorok, amelyek háromkomponensű katód anyagokat, például lítium-nikkel-kobalt-mangán-oxidot (NCM) vagy lítium-nikkel-kobalt-alumínium-oxidot (NCA) használnak. A kobalt, amelyet elsősorban az anyag réteges szerkezetének stabilizálására, valamint a ciklus- és sebességteljesítmény javítására használnak, nélkülözhetetlen nemesfém a háromkomponensű akkumulátorokban.

A költségek mindig is akadályozták az új energetikai járművek piacának fejlődését. Az „akkumulátor” alapvető költségelemként mindig is a költségcsökkentés reményének középpontjában állt. A kobalt arányának és tartalmának csökkentése a háromkomponensű lítium akkumulátorokban ennek megfelelően csökkenti a gépjárművek összköltségét, gyengítve a kobalt áringadozásainak a vállalatokra gyakorolt ​​hatását. Ez lehetővé teszi a vállalatok számára, hogy a proaktív megközelítésről a reaktív megközelítésre váltsanak, ami előnyös lesz az új energetikai járművek piacának fejlődésében.

A félvezetős{0}}akkumulátorok az akkumulátortechnológia egy fajtája. Az általánosan használt lítium-ionos és lítium-ion polimer akkumulátorokkal ellentétben a szilárdtest-akkumulátorok szilárd elektródákat és szilárd elektrolitokat használnak.

Mivel a tudományos közösség úgy véli, hogy a lítium{0}}akkumulátorok elérték a korlátaikat, a szilárdtest{1}akkumulátorokat a közelmúltban a lítium-ion akkumulátorok lehetséges utódjának tekintették. A szilárdtest-lítium akkumulátor technológia lítiumból és nátriumból készült üvegkeveréket használ vezető anyagként, amely helyettesíti a hagyományos lítium akkumulátorok elektrolitját, jelentősen javítva a lítium akkumulátorok energiasűrűségét.

A szilárdtest{0}}elektrolitok nagy elektrokémiai stabilitási ablakkal rendelkeznek, ami lehetővé teszi, hogy nagy-feszültségű elektród anyagokkal együtt is használhatók az akkumulátor energiasűrűségének további növelése érdekében. A szilárdtest-elektrolitok emellett nagy mechanikai szilárdsággal is rendelkeznek, hatékonyan elnyomják a lítium-dendrit behatolását az akkumulátor-ciklus során, így lehetővé válik a nagy elméleti energiasűrűségű fém-lítium negatív elektródaanyagként történő felhasználása. A szilárdtest-elektrolitok hátránya (jelenlegi fejlesztési kihívás) az elektróda és az elektrolit közötti rendkívül nagy szilárdtest-kontaktus ellenállás.

A penge akkumulátor egy teljesen új tervezési koncepció, amely hosszú cellákat használ, miközben kiküszöböli a közbenső modul fokozatot, közvetlenül integrálva a cellákat az akkumulátorrendszerbe. Ez hatékonyan csökkenti a súlyt és a költségeket, hasonlóan a CATL CTP (Cell{1}}to{2}}Pack) technológiájához. Eközben a BYD akkumulátorszerkezetének kialakítása a méhsejt alakú alumíniumlemezek elvét kölcsönzi, szerkezeti ragasztóval rögzítve az akkumulátorcellát két réteg alumíniumlemez közé, lehetővé téve, hogy maga a cella szerkezeti elemként működjön a rendszer általános szilárdságának növelése érdekében.

(Hagyományos négyzet alakú akkumulátorok VS Blade akkumulátorok)

A C cég terméke 148 mm hosszú, 79 mm vastag és 97 mm magas, belső tekercses szerkezetű, téglára emlékeztető. A penge akkumulátorcella 960 mm hosszú, 13,5 mm vastag és 90 mm magas, belső egymásra rakott szerkezettel. Hosszú, vékony formája pengére emlékeztet, innen ered a „pengeelem” elnevezés.

A halmozási folyamat abból áll, hogy a pozitív és negatív elektródákat apró darabokra vágják, elválasztóval egymásra rakják, hogy kis akkumulátorcellákat alakítsanak ki, majd ezeket a kis cellákat párhuzamosan egymásra rakják és összekapcsolják egy nagy akkumulátorcella kialakításához. Ez egy Li-ion akkumulátorcellák gyártási folyamata.

Például a tasak lítium akkumulátorok „halmozáson” alapulnak, például „Z”-alakú egymásra rakáson. Először a pozitív és negatív elektróda anyagokat azonos méretű téglalap alakú lapokra vágják, majd egy elválasztóra rakják. Az elválasztó „Z” alakban fut az elektródák között, elválasztva őket, végül alumínium-műanyag csomagolásba van csomagolva.

ACEY-SSM-CAkkumulátor rakodógépegy olyan eszköz, amely a lítium{0}}ion akkumulátor pólusdarabjainak egymásra rakására használható. A kézi fóliabetöltés, az ezt követő póluspozíció-korrekció és a laminálás folyamata automatikusan befejeződik, amely a magas laminálási hatékonyság és nagy pontosság jellemzőivel rendelkezik.

A halmozási folyamat bonyolult, elsősorban az elektródalapok és a szeparátor vágása miatt. Az elektródalemez vágási hozama azonban alacsony, és nehéz fenntartani a magas minőségi konzisztenciát (keresztmetszet, sorja stb.), valamint az igazítási pontosság nem megfelelő. Ez magas követelményeket támaszt a gyártási folyamat minőségével szemben. Ez a fő oka annak, hogy az egymásra helyezett akkumulátorok nem terjedtek el széles körben.

A CTP technológia, a Cell To Pack rövidítése, kiküszöböli a modul kialakítását, és a cellákat közvetlenül egy akkumulátorcsomagba integrálja, amelyet aztán a jármű padlójába integrálnak az általános szerkezeti elemek részeként.

Ez a megközelítés csökkenti magában a modulban felhasznált anyagok mennyiségét, például az oldallemezeket, a véglemezeket (a modul szerkezeti elemei) és a gerendákat (akkumulátorcsomag-tartószerkezeteket), amelyeket eredetileg a modulok szétválasztására és összekapcsolására használtak. Ez nagymértékben leegyszerűsíti az akkumulátor általános szerkezetét, helyet szabadít fel, lehetővé teszi az azonos méretű akkumulátorcsomag kapacitásának növelését, valamint csökkenti az akkumulátorcsomag súlyát, ezáltal növeli az akkumulátor energiasűrűségét és csökkenti a költségeket.

A CTP technológia jelenleg két különböző megközelítést alkalmaz. Két fő megközelítés létezik: Először is, a modulok teljes kiiktatása, mint például a BYD Blade Battery; másodszor pedig a kis modulok integrálása nagy modulokba, amit a CATL CTP technológiája képvisel.

BYD Blade akkumulátor vs. CATL CTP

A CTC technológiát, a Cell to Chassis rövidítése, Zeng Yuqun, a CATL elnöke a következőképpen írta le a China Automotive Blue Book Forumon: „Ez a technológia integrálja az akkumulátorcellát és az alvázat, és tovább integrálja a motort, az elektronikus vezérlőrendszert és a jármű nagyfeszültségű{0}}komponenseit, például egyenáramú/egyenáramú konvertereket és az OBC-ket, és innovatív energiaelosztáson keresztül csökkenti az energiafogyasztást. A CTC lehetővé teszi az új energetikai járművek számára, hogy közvetlenül versenyezzenek a benzinesekkel a költségek terén, több helyet biztosítanak az utasoknak, és javítják az alváz átjárhatóságát."

Bizonyos értelemben a CTC felfogható a CTP további kiterjesztéseként. Lényege, hogy kiküszöböli a modul- és csomagolási folyamatot, az akkumulátorcellát közvetlenül integrálja a jármű alvázába, és ezzel magasabb fokú integrációt ér el.

Hagyományos technológia vs. CTP vs. CTC

A CTC megjelenése áttöri a PACK (csomagtechnológia) korlátait, és közvetlenül érinti a jármű alvázát, az egész jármű legkritikusabb alapelemét. Ez az OEM-ek által a hosszú távú fejlesztés során felhalmozott alapvető előnyt képvisel, és ezt az akkumulátorgyártó cégek/specializált PACK-cégek nehezen tudják önállóan kifejleszteni. Ezért egyes akkumulátor-beszállítók most futómű-fejlesztést terveznek.

A berlini gyárában tavaly megrendezett Giga Fest rendezvényen a Tesla bemutatta 4680-as szerkezeti akkumulátor (CTC) megoldását{1}}a 4680-as akkumulátorcsomag kiküszöböli a modul kialakítását, a cellák sűrűn elhelyezve a jármű alvázában. Az akkumulátorfedél kettős funkciót lát el: az akkumulátort és a jármű padlóját tömíti, az ülések pedig közvetlenül az akkumulátorcsomagra szerelhetők.

A kobalt-mentes és szilárdtest-akkumulátoroktól a pengeakkumulátorokig, a halmozási folyamatokig és az olyan integrált technológiákig, mint a CTP/CTC, a jelenlegi akkumulátortechnológiai fejlesztések világos fő témát mutatnak be: a végső energiasűrűség, az alacsonyabb költségek és a nagyobb integrációs hatékonyság elérésére törekedni a biztonság mellett.

Ezek a technológiák nem elszigetelten léteznek, hanem összefonódnak és együtt fejlődnek. Például a kobalt-mentes technológia célja a nyersanyagköltségek szűk keresztmetszeti problémájának megoldása; a szilárdtest-akkumulátorok a következő-generációs megoldásnak tekinthetők az energiasűrűség és a biztonság szűk keresztmetszete áttörésére; a pengeakkumulátorok és a halmozási eljárások a cellaszerkezet és a gyártás szempontjából innovatívak; A CTP/CTC technológia a rendszerintegráció szempontjából újradefiniálja az akkumulátorok és a járművek közötti kapcsolatot, és egy forradalmi lépés a csomagolás hatékonyságának javítása és a járműtervezés optimalizálása felé.

Lépjen kapcsolatba most