Recientemente, el informe de CCTV sobre “cobrar durante una hora y hacer cola durante cuatro horas” ha provocado acaloradas discusiones.La duración de la batería y los problemas de carga de los vehículos de nueva energía se han convertido una vez más en un tema candente para todos.En la actualidad, en comparación con las tradicionales baterías de litio líquido, las baterías de litio de estado sólidocon mayor seguridad, mayor densidad de energía, mayor duración de la batería y campos de aplicación más amplios.ampliamente considerado por expertos de la industria como la dirección futura del desarrollo de las baterías de litio.Las empresas también compiten por el diseño.
Aunque la batería de litio de estado sólido no se puede comercializar en el corto plazo, el proceso de investigación y desarrollo de la tecnología de baterías de litio de estado sólido por parte de las principales empresas se ha vuelto cada vez más rápido recientemente, y la demanda del mercado puede promover la producción en masa de baterías de litio de estado sólido. Estado de la batería de litio antes de lo previsto.Este artículo analizará el desarrollo del mercado de baterías de litio de estado sólido y el proceso de preparación de baterías de litio de estado sólido, y lo llevará a explorar las oportunidades del mercado de automatización que existen.
Las baterías de litio de estado sólido tienen una densidad de energía y una estabilidad térmica significativamente mejores que las baterías de litio líquido.
En los últimos años, la innovación continua en el campo de las aplicaciones posteriores ha planteado requisitos cada vez más altos para la industria de las baterías de litio, y la tecnología de las baterías de litio también se ha mejorado continuamente, avanzando hacia una mayor energía específica y seguridad.Desde la perspectiva del camino de desarrollo de la tecnología de baterías de litio, la densidad de energía que pueden alcanzar las baterías de litio líquido se ha acercado gradualmente a su límite, y las baterías de litio de estado sólido serán la única forma de desarrollar baterías de litio.
Según la “Hoja de ruta técnica para el ahorro de energía y los vehículos de nuevas energías”, el objetivo de densidad energética de las baterías eléctricas es de 400 Wh/kg en 2025 y 500 Wh/kg en 2030.Para lograr el objetivo de 2030, es posible que la ruta actual de la tecnología de baterías de litio líquido no pueda asumir la responsabilidad.Es difícil superar el límite de densidad de energía de 350 Wh/kg, pero la densidad de energía de las baterías de litio de estado sólido puede superar fácilmente los 350 Wh/kg.
Impulsado por la demanda del mercado, el país también concede gran importancia al desarrollo de baterías de litio de estado sólido.En el “Plan de desarrollo de la industria de vehículos de nueva energía (2021-2035)” (borrador para comentarios) publicado en diciembre de 2019, se propone fortalecer la investigación, el desarrollo y la industrialización de baterías de litio de estado sólido y elevar las baterías de litio de estado sólido. al nivel nacional, como se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1 Análisis comparativo de baterías líquidas y baterías de estado sólido
No sólo para los vehículos de nueva energía, la industria del almacenamiento de energía tiene un amplio espacio de aplicación.
Influenciado por la promoción de políticas nacionales, el rápido desarrollo de la industria de vehículos de nueva energía proporcionará un amplio espacio de desarrollo para las baterías de litio de estado sólido.Además, las baterías de litio de estado sólido también se reconocen como una de las direcciones tecnológicas emergentes que se espera supere el cuello de botella de la tecnología de almacenamiento de energía electroquímica y satisfaga las necesidades de desarrollo futuras.En términos de almacenamiento de energía electroquímica, las baterías de litio representan actualmente el 80% del almacenamiento de energía electroquímica.La capacidad instalada acumulada de almacenamiento de energía electroquímica en 2020 es de 3269,2 MV, un aumento del 91% con respecto a 2019. Combinado con las directrices del país para el desarrollo energético, la demanda de almacenamiento de energía electroquímica en el lado del usuario, las instalaciones conectadas a la red de energía renovable y Se espera que otros campos marquen el comienzo de un rápido crecimiento, como se muestra en la Figura 1.
Ventas y crecimiento de vehículos de nueva energía de enero a septiembre de 2021 Capacidad instalada acumulada y tasa de crecimiento de proyectos de almacenamiento de energía química en China de 2014 a 2020
Figura 1 Ventas y crecimiento de vehículos de nuevas energías;Capacidad instalada acumulada y tasa de crecimiento de proyectos de almacenamiento de energía química en China.
Las empresas aceleran el proceso de investigación y desarrollo y China generalmente prefiere los sistemas de óxido.
En los últimos años, el mercado de capitales, las empresas de baterías y las principales empresas de automóviles han comenzado a aumentar el diseño de investigación de baterías de litio de estado sólido, con la esperanza de dominar la competencia en la tecnología de baterías eléctricas de próxima generación.Sin embargo, según el progreso actual, se necesitarán entre 5 y 10 años para que las baterías de litio de estado sólido maduren en ciencia y tecnología de fabricación antes de la producción en masa.Las principales empresas automovilísticas internacionales, como Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai, etc., están aumentando su inversión en I+D en tecnología de baterías de litio de estado sólido;En términos de empresas de baterías, CATL, LG Chem, Panasonic, Samsung SDI, BYD, etc. también continúan desarrollándose.
Las baterías de litio de estado sólido se pueden dividir en tres categorías según los materiales del electrolito: baterías de litio de polímero de estado sólido, baterías de litio de estado sólido de sulfuro y baterías de litio de estado sólido de óxido.La batería de litio de estado sólido de polímero tiene un buen rendimiento de seguridad, la batería de litio de estado sólido de sulfuro es fácil de procesar y la batería de litio de estado sólido de óxido tiene la conductividad más alta.Actualmente, las empresas europeas y americanas prefieren los sistemas de óxidos y polímeros;Las empresas japonesas y coreanas encabezadas por Toyota y Samsung están más interesadas en los sistemas de sulfuro;China tiene investigadores en los tres sistemas y, en general, prefiere los sistemas de óxidos, como se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Diseño de producción de baterías de litio de estado sólido de las empresas de baterías y las principales empresas de automóviles
Desde la perspectiva del progreso de la investigación y el desarrollo, Toyota es reconocida como uno de los actores más poderosos en el campo de las baterías de litio de estado sólido en países extranjeros.Toyota propuso por primera vez desarrollos relevantes en 2008 cuando cooperó con Ilika, una startup de baterías de litio de estado sólido.En junio de 2020, los vehículos eléctricos de Toyota equipados con baterías de litio de estado sólido ya realizaron pruebas de conducción en la ruta de prueba.Ahora ha llegado a la etapa de obtener datos de conducción de vehículos.En septiembre de 2021, Toyota anunció que invertiría 13.500 millones de dólares hasta 2030 para desarrollar baterías y cadenas de suministro de baterías de próxima generación, incluidas las baterías de litio de estado sólido.A nivel nacional, Guoxuan Hi-Tech, Qingtao New Energy y Ganfeng Lithium Industry establecieron líneas de producción piloto a pequeña escala para baterías de litio semisólidas en 2019.En septiembre de 2021, la batería de litio de estado sólido de 368 Wh/kg de Jiangsu Qingtao pasó la certificación de inspección sólida nacional, como se muestra en la Tabla 2.
Tabla 2 Planes de producción de baterías de estado sólido de las principales empresas
Análisis del proceso de baterías de litio de estado sólido a base de óxido, el proceso de prensado en caliente es un nuevo vínculo
La difícil tecnología de procesamiento y el alto costo de producción siempre han restringido el desarrollo industrial de las baterías de litio de estado sólido.Los cambios de proceso de las baterías de litio de estado sólido se reflejan principalmente en el proceso de preparación de la celda, y sus electrodos y electrolitos tienen requisitos más altos para el entorno de fabricación, como se muestra en la Tabla 3.
Tabla 3 Análisis de procesos de baterías de litio de estado sólido a base de óxido
1. Introducción del equipo típico: prensa de laminación en caliente
Introducción a la función del modelo: La prensa en caliente de laminación se utiliza principalmente en la sección del proceso de síntesis de celdas de baterías de litio totalmente sólidas.En comparación con la batería de litio tradicional, el proceso de prensado en caliente es un eslabón nuevo y falta el eslabón de inyección de líquido.requisitos más altos.
Configuración automática del producto:
• Cada estación necesita utilizar servomotores de 3 a 4 ejes, que se utilizan para laminación y pegado respectivamente;
• Utilice HMI para mostrar la temperatura de calefacción; el sistema de calefacción necesita un sistema de control PID, que requiere un sensor de temperatura más alto y requiere una cantidad mayor;
• El controlador PLC tiene mayores requisitos de precisión de control y un período de ciclo más corto.En el futuro, este modelo debería desarrollarse para lograr una laminación por prensado en caliente a ultra alta velocidad.
Los fabricantes de equipos incluyen: Xi'an Tiger Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Shenzhen Xuchong Automation Equipment Co., Ltd., Shenzhen Haimuxing Laser Intelligent Equipment Co., Ltd. y Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd.
2. Introducción del equipo típico: máquina de fundición.
Introducción a la función del modelo: la lechada de polvo mezclado se suministra al cabezal de fundición a través del dispositivo del sistema de alimentación automático y luego se aplica mediante raspador, rodillo, microcóncavo y otros métodos de recubrimiento de acuerdo con los requisitos del proceso, y luego se seca en el túnel de secado.La cinta base junto con el cuerpo verde se puede utilizar para rebobinar.Después del secado, el cuerpo verde se puede despegar y recortar, y luego cortar al ancho especificado por el usuario para moldear un material de película en bruto con cierta resistencia y flexibilidad.
Configuración automática del producto:
• El servo se utiliza principalmente para rebobinar y desenrollar, rectificar la desviación y se requiere un controlador de tensión para ajustar la tensión en el lugar de rebobinado y desenrollado;
• Utilice HMI para mostrar la temperatura de calefacción; el sistema de calefacción necesita un sistema de control PID;
• El flujo de ventilación del ventilador debe regularse mediante un convertidor de frecuencia.
Los fabricantes de equipos incluyen: Zhejiang Delong Technology Co., Ltd., Wuhan Kunyuan Casting Technology Co., Ltd., Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd. – Xinbaohua Equipment Branch.
3. Introducción del equipo típico: molino de arena.
Introducción a la función del modelo: está optimizado para el uso de pequeñas perlas de molienda, desde dispersión flexible hasta molienda de energía ultra alta para un trabajo eficiente.
Configuración automática del producto:
• Los molinos de arena tienen requisitos relativamente bajos para el control de movimiento, generalmente no usan servos, pero usan motores comunes de bajo voltaje para el proceso de producción de lijado;
• Utilice el convertidor de frecuencia para ajustar la velocidad del husillo, que puede controlar la molienda de materiales a diferentes velocidades lineales para cumplir con los diferentes requisitos de finura de molienda de diferentes materiales.
Los fabricantes de equipos incluyen: Wuxi Shaohong Powder Technology Co., Ltd., Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd. y Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.
Hora de publicación: 18 de mayo de 2022