1 sistema di materiale core
Materiale dell'elettrodo positivo
Tre materiali elementi (NCM\/NCA):
Il nichel (NI) migliora la capacità, il cobalto (CO) stabilizza la struttura e il manganese\/alluminio (MN\/AL) migliora la sicurezza. L'alto contenuto di nichel (come NCM811, NCA) è una tendenza, ma la sfida della stabilità termica è significativa.
Difficoltà tecniche: quando il contenuto di nichel è superiore al 90%, ci sono problemi significativi con la produzione di cicli e la produzione di gas.
Fosfato di ferro al litio (LFP):
Alta sicurezza e basso costo, ma bassa densità di energia (~ 160Wh\/kg). Le batterie BYD Blade sono una tipica innovazione strutturale che migliora la conducibilità attraverso la nanotecnologia e il rivestimento in carbonio.
Base di manganese ricca di litio:
La capacità teorica è maggiore di 300 mAh\/g, ma i problemi di attenuazione della tensione e il basso effetto per il primo effetto rimangono da risolvere.
Materiale elettrodo negativo
Grafite:Soluzione mainstream, capacità specifica ~ 372 mAh\/g, vicino al limite teorico.
Elettrodo negativo a base di silicio: theoretical capacity reaches 4200mAh/g, but volume expansion (>300%) porta a un ciclo scadente. La soluzione include composito di carbonio nano silicio e design della struttura porosa.
Elettrodo negativo in metallo al litio:Una potenziale opzione per le batterie a stato solido, ma il problema del dendrite è grave.
Elettrolita
Elettrolita liquido:L'esafluorofosfato di litio (LIPF6) è il componente principale e sono necessari additivi come VC e FEC per migliorare il film SEI.
Elettroliti a stato solido:Ossido (LLZO), solfuro (LGPS) e polimero (PEO), con conduttività ionica (10 ⁻³ ~ 10 ⁻² S\/cm) e impedenza dell'interfaccia essendo colli di bottiglia chiave.
Diaframma
La tendenza del film di base in poliolefina (PE\/PP) è diradamento (<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 Design della struttura cellulare
Celle a batteria cilindrica (come 21700, 4680)
La Tesla 4680 adotta un design di Tabless, che riduce la resistenza interna del 50%, ma il processo di saldatura laser a orecchio per l'orecchio a palo è complesso.
Cella della batteria a forma quadrata
IMPLEGGIO (CATL) vs Overning (BYD), lo stacking ha una densità di energia più alta del 5% ma una minore efficienza di produzione. La tecnologia CTP (cell to pack) elimina i moduli e raggiunge un'efficienza di raggruppamento di oltre il 75%.
Cella della batteria del pacchetto morbido
Packaging in plastica in alluminio, leggero ma con scarsa resistenza meccanica. La piattaforma General Motors Ultium adotta un design "flessibile".
3 punti chiave del processo di produzione
Rivestimento elettrodo:La deviazione di coerenza della densità superficiale dovrebbe essere inferiore a ± 1,5%e gli elettrodi secchi (come quantumscape) possono eliminare i solventi.
Pressing a rulli polari:La densità di compattazione influisce sulla diffusione ionica e gli elettrodi negativi della grafite sono generalmente 1. 6-1. 8g\/cm ³.
Iniezione e formazione:Dopo l'iniezione del vuoto, la formazione di film SEI richiede ricarica e scarico in più stadi (come 0. 02c Carica lenta).
Controllo di asciugatura:Il contenuto di umidità dovrebbe essere inferiore a 500 ppm per evitare che LIPF6 sia idrolizzato e generazione di HF.
4 svolta in tecnologia all'avanguardia
Elettrodo ultra alto nichel positivo:Il doping monocristallino+gradiente (come al\/mg) migliora la stabilità.
Collezionista di corrente composito:Substrato PET+rivestimento in rame\/alluminio (come CATL), riducendo il peso del 40% e migliorando la sicurezza.
Tecnologia di pre -litizione:Supplementazione di litio dell'elettrodo positivo (li ₂ nio ₂) o lamina di litio dell'elettrodo negativo per compensare la perdita di primo effetto.
Elettrodo secco:L'acquisizione di Maxwell da parte di Tesla promuove i processi senza solventi, riducendo il consumo di energia dell'80%.
5 sfide e tendenze
Densità di energia:Il limite teorico delle batterie liquide è di circa 350Wh\/kg, mentre le batterie a stato solido possono superare i 500Wh\/kg.
Tecnologia di ricarica rapida:Elettrodo negativo al silicio+elettrolita superconduttore può essere caricato all'80% in 15 minuti, ma il rischio di precipitazioni al litio deve essere soppresso.
Economia di riciclaggio:L'efficienza di recupero umido di cobalto e nichel è maggiore del 98%, ma è necessario sviluppare soluzioni a basso costo per il riciclaggio della batteria LFP.
6 Dal punto di vista della catena industriale
Attrezzatura:La precisione della macchina per rivestimento raggiunge ± 1 μ m e la velocità della macchina di avvolgimento è maggiore di 3 m\/s (leader intelligente).
Costo:Le celle della batteria LFP sono state ridotte<80/kWh, while ternary battery cells are around 100/kWh.