1 osnovni materialni sistem
Pozitivni material elektrode
Tri elementne materiale (NCM/NCA):
Nikelj (NI) povečuje zmogljivost, kobalt (CO) stabilizira strukturo, mangan/aluminij (Mn/al) pa poveča varnost. Visoka vsebnost niklja (na primer NCM811, NCA) je trend, vendar je izziv toplotne stabilnosti pomemben.
Tehnična težava: Kadar je vsebnost niklja večja od 90%, obstajajo pomembne težave pri življenjski dobi in proizvodnji plina.
Litijev železni fosfat (LFP):
Visoka varnost in nizke stroške, vendar nizka gostota energije (~ 160Wh/kg). BYD Blade Baterije so tipična strukturna inovacija, ki izboljšuje prevodnost z nanotehnologijo in ogljikovim premazom.
Bogata litijeva manganova baza:
Teoretična zmogljivost je večja od 300mAh/g, vendar je treba težave pri slabljenju napetosti in nizkega prvega učinka rešiti.
Negativni material elektrode
Grafit:Rešitev mainstream, specifična zmogljivost ~ 372mAh/g, blizu teoretične meje.
Negativna elektroda na osnovi silicija: theoretical capacity reaches 4200mAh/g, but volume expansion (>300%) vodi do slabega kolesarjenja. Rešitev vključuje kompozit nano silicijevega ogljika in porozno oblikovanje strukture.
Litijeva kovinska negativna elektroda:Potencialna možnost za baterije v trdnem stanju, vendar je težava z dendritom huda.
Elektrolit
Tekoči elektrolit:Litijev heksafluorofosfat (lipf6) je glavna komponenta, za izboljšanje filma SEI pa so potrebni aditivi, kot sta VC in FEC.
Elektroliti v trdnem stanju:oksid (llzo), sulfid (LGP) in polimer (PEO), z ionsko prevodnostjo (10 ⁻³ ~ 10 ⁻² s/cm) in impedanca vmesnika so ključna ozka grla.
Diafragma
Trend baznega filma poliolefina (PE/PP) je redčen (<10 μ m)+ceramic coating to enhance heat resistance. The uniformity of pore size in wet process is better than that in dry process.
2 zasnova celične strukture
Valjaste baterijske celice (na primer 21700, 4680)
Tesla 4680 sprejme zasnovo miz, ki zmanjšuje notranje odpornost za 50%, vendar je postopek laserskega varjenja s polnim polomnim ušesom kompleksen.
Kvadratna baterija v obliki kvadratne oblike
Z zlaganjem (CATL) vs vijuganje (BYD) ima zlaganje 5% večjo gostoto energije, vendar nižjo učinkovitost proizvodnje. Tehnologija CTP (Cell to Pack) odpravlja module in doseže učinkovitost združevanja nad 75%.
Mehka paket baterijska celica
Aluminijasta plastična embalaža, lahka, vendar s slabo mehansko trdnostjo. Platforma General Motors Ultium sprejme "prilagodljiv" zasnovo.
3 ključne točke proizvodnega procesa
Prevleka za elektrodo:Odstopanje konsistence površinske gostote mora biti manjše od ± 1,5%, suhe elektrode (na primer QuantumsCape) pa lahko odpravijo topila.
Polarni valj stiskanja:Gostota stiskanja vpliva na difuzijo ionov, grafitne negativne elektrode pa so običajno 1. 6-1. 8G/cm ³.
Injiciranje in tvorba:Po vakuumskem vbrizgu za oblikovanje filma SEI zahteva večstopenjsko polnjenje in izpust (na primer počasno polnjenje 0. 02C).
Nadzor sušenja:Vsebnost vlage mora biti manjša od 500ppm, da prepreči hidroliziranje in ustvarjanje HF.
4 preboj v vrhunsko tehnologijo
Ultra visoka nikljeva pozitivna elektroda:Monokristalno+gradientno doping (na primer al/mg) izboljšuje stabilnost.
Kompozitni trenutni zbiratelj:PET substrat+baker/aluminijast premaz (na primer CATL), zmanjšanje teže za 40% in izboljšanje varnosti.
Predo litiacijska tehnologija:Pozitivna dodatka litijevega elektrode (Li ₂ nio ₂) ali negativna elektroda litij folija, da nadomesti izgubo prvega učinka.
Suha elektroda:Teslina pridobitev Maxwella spodbuja procese brez topil, kar zmanjša porabo energije za 80%.
5 izzivov in trendov
Gostota energije:Teoretična meja tekočih baterij je približno 350Wh/kg, medtem ko v trdnih baterijih lahko presega 500Wh/kg.
Tehnologija hitrega polnjenja:Silicijevo negativno elektrodo+superprevodni elektrolit lahko v 15 minutah zaračunamo na 80%, vendar je treba zatreti tveganje za litijeve padavine.
Gospodarstvo recikliranja:Učinkovitost kobalta in niklja v mokrem obnovitvi je večja od 98%, vendar je treba za recikliranje akumulatorja LFP razviti poceni rešitve.
6 Z vidika industrijske verige
Oprema:Natančnost nanosa za prevleke doseže ± 1 μm, hitrost navijaškega stroja pa je večja od 3m/s (vodilni inteligentni).
Stroški:LFP baterijske celice so bile zmanjšane na<80/kWh, while ternary battery cells are around 100/kWh.