V velikem valu globalne transformacije energije je tehnologija shranjevanja energije kot ključna podpora brez primere sprememb in razvoja. Litijeve baterije so z izjemnimi zmogljivostmi postale hrbtenica trenutnega polja za shranjevanje energije. Nenehna tehnološka inovacija je vnašala novo vitalnost v uporabo litijevih baterij na področju shranjevanja energije, kar je v novo dobo shranjevanja energije.
Novi materiali vodijo skok v zmogljivosti
Material z visoko nikljevo pozitivno elektrodo povečuje gostoto energije
Energetska gostota litijevih baterij je bila za raziskovalce vedno pozornost. V zadnjih letih so bili v raziskavah in razvoju visokih materialov z nikljevo katodo narejeni pomembni preboji. V tradicionalnih litijevih akumulatorskih katodnih materialih različni deleži niklja, kobalta, mangana (ali aluminija) določajo delovanje baterije. Z razvojem tehnologije je povečanje vsebnosti niklja postalo ključna pot do izboljšanja gostote energije. Pojav visokih nikljevih tri materialov (na primer NCM811, NCA itd.) Je znatno povečal specifično sposobnost baterij. Kot primer jemlje NCM811, je njegova vsebnost niklja kar 80%. V primerjavi z nizkimi materiali za niklja lahko zagotovi višjo napetostno platformo, ki močno izboljša gostoto energije litijevih baterij. Gostota energije nekaterih izdelkov je presegla 300Wh/kg. To pomeni, da lahko litijeve baterije z enako količino in težo shranijo več električne energije, ki postavljajo trdne temelje za miniaturizacijo in učinkovit razvoj sistemov za shranjevanje energije. Na primer, v nekaterih porazdeljenih projektih za shranjevanje energije, ki zahtevajo stroge potrebe po prostoru in teži, lahko sistemi za shranjevanje energije litijeve baterije z uporabo visokih materialov za elektrodo z visoko niklje shranijo dovolj električne energije v omejenem prostoru za zadovoljevanje potreb uporabnikov električne energije.
Razširitev meje zmogljivosti silicijevih negativnih elektrod na osnovi silicijevega materiala
Na področju materialov negativnih elektrod so v zadnjih letih postali silicijevi materiali postali raziskovalna žarišča zaradi ultra visoke teoretične specifične zmogljivosti (do 4200mAh/g, ki je precej višja od 372mAh/g tradicionalnih grafitnih negativnih elektrod). Vendar pa silicijevi materiali med postopki polnjenja in praznjenja podvržejo hudi širitvi volumna (do 300% -400%), kar vodi do poškodb strukture elektrode in skrajšane življenjske dobe cikla. Za reševanje tega problema so raziskovalci spremenili materiale na osnovi silicija s pomočjo tehnik, kot so nanotehnologija in kompoziti. Na primer, združevanje silicijevih nanodelcev z ogljikovimi materiali za tvorbo jedrne lupine ali poroznih struktur ne more samo zažgati prostorninskih sprememb silicija med postopki polnjenja in praznjenja, ampak tudi izboljšati prevodnost materiala. S temi tehnološkimi izboljšavami je uporaba negativnih elektrod na osnovi silicijeva v litijevih baterijah postopoma dozorela. Litijeve baterije, ki uporabljajo silicijeve negativne elektrode, ne morejo samo bistveno povečati gostoto energije baterije, ampak tudi do določene mere izboljšati hitro polnjenje baterije. Pričakuje se, da bodo negativni materiali negativnih elektrod na osnovi silicija v naslednjih nekaj letih široko uporabljali v srednjih do visokih litijevih baterijskih izdelkih, kar bo še povečalo mejo zmogljivosti litijevih baterij v polju za shranjevanje energije.
Optimizacija strukture baterije za izboljšanje celovite zmogljivosti
Zložena struktura izboljša delovanje baterije
Tradicionalne litijeve baterije pogosto sprejemajo strukturo ran, ki ima visoko proizvodno učinkovitost, vendar obstajajo določene omejitve glede na doslednost baterije, varnost in življenjsko dobo cikla. Laminirana struktura kot nova vrsta zasnove strukture baterije je bila v zadnjih letih deležna vse večje pozornosti. Zložena struktura lahko učinkovito zmanjša notranji upor baterije in izboljša učinkovitost polnjenja in odvajanja, tako da zaporedno zloži pozitivne in negativne plošče elektrode in separatorja, nato pa jih zapiše. Medtem se zaradi boljšega nadzora nad velikostjo in položajem elektrod med postopkom zlaganja konsistenca baterije znatno izboljša. Glede na varnost lahko laminirana struktura med polnjenjem in izpustom zmanjša lokalni pregret pojav baterij ter zmanjša tveganje za toplotno pobeg. Poleg tega se zložena struktura baterij dobro obnese tudi glede na življenjsko dobo cikla, pri čemer izpolnjuje zahteve sistemov za shranjevanje energije za dolgo življenjsko dobo baterije. Trenutno so nekateri vrhunski litijevi baterijski izdelki za shranjevanje energije začeli sprejemati laminirane strukture. Z neprekinjeno zrelostjo tehnologije in zmanjševanjem stroškov se pričakuje, da se laminirane strukture pogosto uporabljajo na področju litijevih baterij za shranjevanje energije.
Integrirana embalaža izboljša zanesljivost baterije
Tehnologija embalaže baterij je ključnega pomena tudi za njihovo delovanje in zanesljivost. Tradicionalna metoda embalaže za litijeve baterije ima težave, kot so slaba zmogljivost tesnjenja in dovzetnost za zunanje okoljske vplive. Za reševanje teh vprašanj se je pojavila integrirana tehnologija embalaže. Integrirana tehnologija embalaže sprejema popolnoma oblikovano lupino, ki v zaprtem prostoru v celoti tesni pozitivne in negativne elektrode, elektrolit, separator in druge komponente baterije, kar učinkovito preprečuje puščanje elektrolitov in vdor zunanjih nečistoč. Hkrati lahko integrirana embalažna struktura med polnjenjem in izpustom bolje prenese spremembe notranjega tlaka baterije, kar izboljša varnost in zanesljivost baterije. Poleg tega lahko integrirana embalaža zmanjša skupno težo in prostornino baterije ter izboljša energijsko gostoto baterije. V nekaterih projektih za shranjevanje na prostem se lahko uporaba integriranih pakiranih litijevih sistemov za shranjevanje energije akumulatorja bolje prilagodi močnim naravnim okoljem in zagotovi stabilno delovanje sistema za shranjevanje energije.
Nadgradnja proizvodnih procesov spodbuja industrijski razvoj
Inteligentna proizvodnja izboljšuje učinkovitost in kakovost proizvodnje
Z napredovanjem industrije 4. 0 je uporaba inteligentne proizvodne tehnologije na področju proizvodnje litijevih baterij vse bolj razširjena. Inteligentna proizvodnja je dosegla inteligenten in avtomatiziran nadzor nad postopkom proizvodnje litijeve baterije z uvedbo naprednih tehnologij, kot so avtomatizacijska oprema, roboti in umetna inteligenca. V procesu proizvodnje baterijskih celic lahko avtomatizirana oprema za prevleko natančno nadzira debelino prevleke in enakomernost elektrode, kar izboljša kakovost listov elektrod; Roboti lahko dosežejo visoko natančnost med postopkom sestavljanja baterijskih celic, zmanjšajo ročne napake, izboljšajo učinkovitost proizvodnje in doslednost izdelka. V procesu modula baterije in sistema lahko inteligentna proizvodna tehnologija doseže avtomatizirano distribucijo materiala, sestavljanje modulov in testiranje sistema, kar močno skrajša proizvodni cikel in izboljša učinkovitost proizvodnje. Hkrati lahko z analizo velikih podatkov in algoritmi umetne inteligence inteligentni proizvodni sistemi v realnem času spremljajo različne parametre v proizvodnem procesu, odkrijejo in rešujejo težave v proizvodnem procesu pravočasno in izboljšajo kakovost in donosnost izdelka. Na primer, voditelji industrije, kot je CATL, so z gradnjo inteligentnih tovarn znatno izboljšali učinkovitost proizvodnje in kakovost litijevih baterij, kar spodbuja razvoj celotne industrije litijevih baterij.
Zelena proizvodnja dosega trajnostni razvoj
V ozadju globalnega zagovarjanja zelenega razvoja je zelena procesa proizvodnje litijevih baterij postala tudi pomemben trend v razvoju industrije. Zelena proizvodnja zahteva zmanjšanje porabe energije in emisij onesnaževal v proizvodnem procesu litijevih baterij in doseganje recikliranja virov. V postopku javnih nabav surovin poskrbijo za večjo pozorni na trajnost in prijaznost do okolja surovin in dajejo prednost izbiri surovin, proizvedenih z zelenimi in okolju prijaznimi procesi. Med proizvodnim postopkom se sprejmejo ukrepi, kot so optimizacija proizvodnega procesa in sprejemanje opreme za varčevanje z energijo za zmanjšanje porabe energije. Na primer, sprejemanje novih tehnologij sušenja in procesov toplotne obdelave lahko zmanjša porabo energije, hkrati pa zagotavlja kakovost izdelka. Glede na obdelavo onesnaževal so podjetja povečala svoja prizadevanja za nadzor onesnaževal, kot so izpušni plin, odpadna voda in ostanki odpadkov, pri čemer so sprejeli napredne tehnologije za nadzor onesnaževanja za doseganje standardnih emisij onesnaževal. Hkrati nekatera podjetja aktivno izvajajo recikliranje in uporabo odpadnih litijevih baterij. Z učinkovitimi tehnologijami recikliranja je mogoče dragocene kovine, kot so litij, kobalt in nikelj v litijevih baterijah, reciklirati in ponovno uporabiti, kar zmanjšuje odvisnost od novih virov, zmanjšanje onesnaževanja okolja in oblikovanje modela trajnostnega industrijskega razvoja.