1 نظام المواد الأساسية
مادة كهربائية إيجابية
ثلاث مواد عناصر (NCM\/NCA):
النيكل (NI) يعزز القدرة ، ويستقر الكوبالت (CO) على الهيكل ، ويعزز المنغنيز\/الألومنيوم (MN\/AL) السلامة. يعد محتوى النيكل العالي (مثل NCM811 ، NCA) اتجاهًا ، لكن تحدي الاستقرار الحراري كبير.
الصعوبة الفنية: عندما يكون محتوى النيكل أكبر من 90 ٪ ، هناك مشكلات كبيرة في حياة الدورة وإنتاج الغاز.
فوسفات الحديد الليثيوم (LFP):
السلامة العالية والتكلفة المنخفضة ، ولكن كثافة الطاقة المنخفضة (~ 160WH\/كجم). بطاريات شفرة BYD هي ابتكار هيكلي نموذجي يحسن الموصلية من خلال تكنولوجيا النانو وطلاء الكربون.
قاعدة المنغنيز الليثيوم الغنية:
تبلغ السعة النظرية من 300 مللي أمبير\/جم ، ولكن لا يزال يتعين حل مشاكل توهين الجهد والتأثير الأول المنخفض.
مادة القطب السلبي
الجرافيت:الحل الرئيسي ، سعة محددة ~ 372mAh\/g ، بالقرب من الحد النظري.
القطب السلبي القائم على السيليكون: theoretical capacity reaches 4200mAh/g, but volume expansion (>300 ٪) يؤدي إلى سوء ركوب الدراجات. يشمل المحلول مركب الكربون السيليكون النانو وتصميم بنية مسامية.
القطب السلبي المعدني الليثيوم:خيار محتمل لبطاريات الحالة الصلبة ، ولكن مشكلة dendrite شديدة.
المنحل بالكهرباء
المنحل بالكهرباء السائل:تعتبر الليثيوم سداسي فلوروفوسفات (LIPF6) المكون الرئيسي ، وهناك حاجة إلى إضافات مثل VC و FEC لتحسين فيلم SEI.
شوارد الحالة الصلبة:أكسيد (LLZO) ، الكبريتيد (LGPs) ، والبوليمر (PEO) ، مع الموصلية الأيونية (10 ⁻ ~ 10 ⁻² s\/cm) ومقاومة الواجهة كونها اختناقات رئيسية.
غشاء
يتخلى اتجاه فيلم قاعدة polyolefin (PE\/PP) (<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 تصميم بنية الخلية
خلايا بطارية أسطواني (مثل 21700 ، 4680)
تتبنى Tesla 4680 تصميم Tabless ، مما يقلل من المقاومة الداخلية بنسبة 50 ٪ ، لكن عملية لحام ليزر الأذن الكاملة المعقدة.
خلية البطارية على شكل مربع
التراص (CATL) مقابل اللف (BYD) ، يتمتع المكدس بكثافة طاقة أعلى بنسبة 5 ٪ ولكن كفاءة الإنتاج أقل. تقنية CTP (Cell to Pack) تلغي الوحدات النمطية وتحقق كفاءة تجميع تزيد عن 75 ٪.
خلية بطارية حزمة ناعمة
عبوة بلاستيكية من الألومنيوم ، خفيفة الوزن ولكن مع قوة ميكانيكية سيئة. تعتمد منصة جنرال موتورز أولتيوم تصميم "مرن".
3 نقاط رئيسية لعملية التصنيع
طلاء القطب:يجب أن يكون انحراف تناسق كثافة السطح أقل من ± 1.5 ٪ ، ويمكن أن يؤدي الأقطاب الجافة (مثل Quantumscape) إلى القضاء على المذيبات.
ضغط الأسطوانة القطبية:تؤثر كثافة الضغط على انتشار أيون ، وعادة ما تكون أقطاب الجرافيت السلبية 1. 6-1. 8g\/cm ³.
الحقن والتكوين:بعد حقن الفراغ ، يتطلب تشكيل فيلم SEI شحن وتفريغ متعدد المراحل (مثل {1}}. 02C شحن بطيء).
السيطرة على التجفيف:يجب أن يكون محتوى الرطوبة أقل من 500PPM لمنع LIPF6 من التحلل وتوليد HF.
4 اختراق في التكنولوجيا المتطورة
القطب الإيجابي النيكل العالي الفائق:أحادي البلورة+المنشطات التدرج (مثل Al\/mg) يحسن الاستقرار.
جامع الحالي المركب:PET Krend+Copper\/Aluminium Coating (مثل CATL) ، مما يقلل من الوزن بنسبة 40 ٪ وتحسين السلامة.
تقنية ما قبل التحصين:مكملات الليثيوم الكهربائية الإيجابية (li ₂ nio ₂) أو إحباط ليثيوم قطبي سلبي للتعويض عن فقدان التأثير الأول.
القطب الجاف:إن استحواذ Tesla على Maxwell يعزز عمليات خالية من المذيبات ، مما يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 80 ٪.
5 تحديات واتجاهات
كثافة الطاقة:الحد النظري للبطاريات السائلة هو حوالي 350WH\/كجم ، في حين أن بطاريات الحالة الصلبة قد تتجاوز 500WH\/كجم.
تكنولوجيا الشحن السريع:يمكن شحن القطب السلبي للسيليكون+الإلكتروليت الفائق الموصل إلى 80 ٪ في 15 دقيقة ، ولكن يجب قمع خطر هطول الأمطار الليثيوم.
اقتصاد إعادة التدوير:كفاءة الاسترداد الرطبة للكوبالت والنيكل أكبر من 98 ٪ ، ولكن يجب تطوير حلول منخفضة التكلفة لإعادة تدوير بطارية LFP.
6 من منظور السلسلة الصناعية
معدات:تصل دقة آلة الطلاء إلى ± 1 μ م ، وسرعة آلة الارتفاع أكبر من 3M\/S (الرائدة الذكية).
يكلف:تم تخفيض خلايا بطارية LFP إلى<80/kWh, while ternary battery cells are around 100/kWh.