I den stora vågen av global energitransformation genomgår energilagringsteknologi som ett viktigt stöd enastående förändringar och utveckling. Litiumbatterier, med deras enastående prestanda, har blivit ryggraden i det nuvarande energilagringsfältet. Den kontinuerliga tekniska innovationen har injicerat ny vitalitet i tillämpningen av litiumbatterier inom energilagring, inledde en ny era av energilagring.
Nya material leder ett språng i prestanda
Hög nickelpositivt elektrodmaterial förbättrar energitätheten
Energitätheten för litiumbatterier har alltid varit en uppmärksamhet för forskare. Under de senaste åren har betydande genombrott gjorts i forskning och utveckling av högkatodmaterial. I traditionella ternära litiumbatteri -katodmaterial bestämmer de olika andelarna nickel, kobolt, mangan (eller aluminium) batteriets prestanda. Med utvecklingen av teknik har ökning av nickelinnehållet blivit en viktig väg till att förbättra energitätheten. Framväxten av höga nickel -ternära material (såsom NCM811, NCA, etc.) har ökat den specifika kapaciteten för batterier. Med NCM811 som ett exempel är nickelinnehållet så högt som 80%. Jämfört med låga nickelmaterial kan det ge en högre spänningsplattform, vilket förbättrar energitätheten för litiumbatterier kraftigt. Energitätheten för vissa produkter har överskridit 300Wh\/kg. Detta innebär att litiumbatterier med samma volym och vikt kan lagra mer elektrisk energi och lägga en solid grund för miniatyrisering och effektiv utveckling av energilagringssystem. Till exempel, i vissa distribuerade energilagringsprojekt som kräver strikta utrymme och viktkrav kan litiumbatterilagringssystem med höga nickelpositiva elektrodmaterial lagra tillräckligt med el i begränsat utrymme för att tillgodose användarnas elbehov.
Utvidga prestandadränsen för kiselbaserade negativa elektrodmaterial
Inom negativa elektrodmaterial har kiselbaserade material blivit en forskningshotspot under de senaste åren på grund av deras ultrahöga teoretiska specifika kapacitet (upp till 4200 mAh\/g, mycket högre än 372mAh\/g av traditionella grafit negativa elektroder). Silikonbaserade material genomgår emellertid allvarlig volymutvidgning (upp till 300% -400%) under laddnings- och urladdningsprocesser, vilket leder till skador på elektrodstrukturen och förkortad cykellivslängd. För att lösa detta problem har forskare modifierat kiselbaserade material genom tekniker som nanoteknologi och kompositer. Till exempel kan kombination av kisel-nanopartiklar med kolmaterial för att bilda kärnskal eller porösa strukturer inte bara buffra volymförändringarna av kisel under laddnings- och urladdningsprocesser, utan också förbättra materialets konduktivitet. Genom dessa tekniska förbättringar har tillämpningen av kiselbaserade negativa elektrodmaterial i litiumbatterier gradvis mognat. Litiumbatterier som använder kiselbaserade negativa elektrodmaterial kan inte bara öka batteriets energitäthet, utan också förbättra batteriets snabba laddningsprestanda i viss utsträckning. Det förväntas att kiselbaserade negativa elektrodmaterial kommer att användas i stor utsträckning i mitten till avancerade litiumbatteriprodukter under de närmaste åren, vilket ytterligare utvidgar prestandadränsen för litiumbatterier i energilagringsfältet.
Optimera batteristrukturen för att förbättra omfattande prestanda
Staplad struktur förbättrar batteriets prestanda
Traditionella litiumbatterier antar ofta en sårstruktur, som har hög produktionseffektivitet, men det finns vissa begränsningar när det gäller batterikonsistens, säkerhet och cykelliv. Den laminerade strukturen, som en ny typ av batteristrukturdesign, har fått ökande uppmärksamhet under de senaste åren. Den staplade strukturen kan effektivt minska batteriets inre motstånd och förbättra laddnings- och urladdningseffektiviteten genom att sekventiellt stapla de positiva och negativa elektrodplattorna och separatorn och sedan kapsla in dem. Under tiden, på grund av bättre kontroll av storleken och positionen på elektrodarken under staplingsprocessen, förbättras batteriets konsistens avsevärt. När det gäller säkerhet kan den laminerade strukturen minska det lokala överhettningsfenomenet med batterier under laddning och urladdning och sänka risken för termisk språng. Dessutom fungerar den staplade strukturen för batterier också bra när det gäller cykellivslängd och uppfyller kraven i energilagringssystem för lång batteritid. För närvarande har vissa avancerade energilagringslitiumbatteriprodukter börjat anta laminerade strukturer. Med teknikens kontinuerliga mognad och minskningen av kostnaderna förväntas laminerade strukturer användas i stor utsträckning inom området energilagringslitiumbatterier.
Integrerad förpackning förbättrar batteriets tillförlitlighet
Batteriets förpackningsteknologi är också avgörande för deras prestanda och tillförlitlighet. Den traditionella förpackningsmetoden för litiumbatterier har problem som dålig tätningsprestanda och mottaglighet för yttre miljöpåverkan. För att ta itu med dessa problem har integrerad förpackningsteknik dykt upp. Den integrerade förpackningstekniken antar ett helt format skal, som helt tätar de positiva och negativa elektroderna, elektrolyten, separatorn och andra komponenter i batteriet i ett stängt utrymme, vilket effektivt förhindrar läckage av elektrolyt och invasionen av yttre föroreningar. Samtidigt kan den integrerade förpackningsstrukturen bättre tåla batteriets inre tryckförändringar under laddning och urladdning, vilket förbättrar batteriets säkerhet och tillförlitlighet. Dessutom kan integrerad förpackning minska batteriets totala vikt och volym och förbättra batteriets energitäthet. I vissa uteserveringsprojekt utomhus kan användningen av integrerade förpackade litiumbatterilagringssystem bättre anpassa sig till hårda naturliga miljöer och säkerställa en stabil drift av energilagringssystemet.
Uppgradering av tillverkningsprocesser främjar industriell utveckling
Intelligent tillverkning förbättrar produktionseffektiviteten och kvaliteten
Med utvecklingen av industrin 4. 0 blir tillämpningen av intelligent tillverkningsteknologi inom området litiumbatteriproduktion alltmer utbredd. Intelligent tillverkning har uppnått intelligent och automatiserad kontroll av processen för litiumbatteri genom att introducera avancerad teknik som automatiseringsutrustning, robotar och konstgjord intelligens. I battericellproduktionsprocessen kan automatiserad beläggningsutrustning exakt kontrollera beläggningstjockleken och enhetligheten hos elektroduppslamning, vilket förbättrar kvaliteten på elektrodarken; Roboter kan uppnå hög precision under monteringsprocessen för batterifattor, minska manuella fel, förbättra produktionseffektiviteten och produktkonsistensen. I batterimodulen och systemmonteringsprocessen kan intelligent tillverkningsteknologi uppnå automatiserad materialfördelning, modulmontering och systemtestning, kraftigt förkorta produktionscykeln och förbättra produktionseffektiviteten. Samtidigt, genom Big Data -analys och algoritmer för konstgjord intelligens, kan intelligenta tillverkningssystem övervaka olika parametrar i produktionsprocessen i realtid, upptäcka och lösa problem i produktionsprocessen i tid och förbättra produktkvaliteten och avkastningen. Till exempel har branschledare som CATL förbättrat produktionseffektiviteten och kvaliteten på litiumbatterier genom att bygga intelligenta fabriker och främja utvecklingen av hela litiumbatteriindustrin.
Grön tillverkning uppnår hållbar utveckling
Mot bakgrund av global förespråkare för grön utveckling har gröniseringen av litiumbatteriprocesser också blivit en viktig trend i branschutvecklingen. Grön tillverkning kräver minimering av energiförbrukning och föroreningsutsläpp i produktionsprocessen för litiumbatterier och uppnår resursåtervinning. I processen med råmaterialupphandling ägnar företag mer uppmärksamhet åt råvaruförändringen och miljövänligheten och prioriterar att välja råvaror som produceras med gröna och miljövänliga processer. Under produktionsprocessen tas åtgärder som optimering av produktionsprocessen och antagande av energibesparande utrustning för att minska energiförbrukningen. Till exempel kan man använda nya torkningsteknologier och värmebehandlingsprocesser minska energiförbrukningen samtidigt som produktkvaliteten säkerställer. När det gäller föroreningsbehandling har företag ökat sina ansträngningar för att kontrollera föroreningar som avgaser, avloppsvatten och avfallsrester, anta avancerad föroreningskontrollteknologier för att uppnå standardutsläpp av föroreningar. Samtidigt genomför vissa företag aktivt återvinning och användning av litiumbatterier. Genom effektiva återvinningsteknologier kan värdefulla metaller som litium, kobolt och nickel i litiumbatterier återvinnas och återanvändas, minska beroendet av nya resurser, minska miljöföroreningar och bilda en hållbar industriell utvecklingsmodell.