1 sistema de material central
Material de eletrodo positivo
Materiais de três elementos (NCM\/NCA):
O níquel (NI) aumenta a capacidade, o cobalto (CO) estabiliza a estrutura e o manganês\/alumínio (Mn\/Al) aumenta a segurança. O alto teor de níquel (como NCM811, NCA) é uma tendência, mas o desafio de estabilidade térmica é significativo.
Dificuldade técnica: quando o conteúdo de níquel é superior a 90%, há problemas significativos na vida útil da vida e do gás.
Fosfato de ferro de lítio (LFP):
Alta segurança e baixo custo, mas baixa densidade de energia (~ 160wh\/kg). As baterias BYD Blade são uma inovação estrutural típica que melhora a condutividade através da nanotecnologia e revestimento de carbono.
Base rica de lítio de manganês:
A capacidade teórica é superior a 300mAh\/g, mas os problemas de atenuação de tensão e baixo efeito ainda precisam ser resolvidos.
Material de eletrodo negativo
Grafite:solução convencional, capacidade específica ~ 372mAh\/g, próximo ao limite teórico.
Eletrodo negativo à base de silício: theoretical capacity reaches 4200mAh/g, but volume expansion (>300%) leva a um ciclo ruim. A solução inclui compósito de carbono nano silício e design de estrutura porosa.
Eletrodo negativo de metal de lítio:Uma opção potencial para baterias de estado sólido, mas o problema do dendrito é grave.
Eletrólito
Eletrólito líquido:O hexafluorofosfato de lítio (LIPF6) é o principal componente, e aditivos como VC e FEC são necessários para melhorar o filme do SEI.
Eletrólitos de estado sólido:Óxido (LLZO), sulfeto (LGPS) e polímero (PEO), com condutividade de íons (10 ⁻ ~ 10 ⁻² s\/cm) e impedância de interface sendo os gargalos -chave.
Diafragma
A tendência do filme base de poliolefina (PE\/PP) é desbaste (<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 de estrutura celular
Células de bateria cilíndrica (como 21700, 4680)
O Tesla 4680 adota um design de comprimido, que reduz a resistência interna em 50%, mas o processo de soldagem a laser de ouvido total é complexo.
Célula de bateria de forma quadrada
Empilhamento (CATL) vs enrolamento (BYD), o empilhamento tem uma densidade de energia 5% maior, mas menor eficiência de produção. A tecnologia CTP (célula a empacotar) elimina os módulos e alcança uma eficiência de agrupamento superior a 75%.
Célula de bateria macia
Embalagem de plástico de alumínio, leve, mas com baixa resistência mecânica. A plataforma da General Motors Ultium adota um design "flexível".
3 pontos -chave do processo de fabricação
Revestimento de eletrodo:O desvio de consistência da densidade da superfície deve ser menor que ± 1,5%, e os eletrodos secos (como o Quantumscape) podem eliminar solventes.
Rolo polar pressionando:A densidade da compactação afeta a difusão de íons e os eletrodos negativos de grafite são geralmente 1. 6-1. 8g\/cm ³.
Injeção e formação:Após a injeção de vácuo, a formação do filme SEI requer carregamento e descarga de vários estágios (como 0. 02c carregamento lento).
Controle de secagem:O teor de umidade deve ser inferior a 500ppm para impedir que o LIPF6 hidrolise e gere HF.
4 avanço na tecnologia de ponta
Eletrodo positivo de níquel ultra alto:O doping monocristalino+gradiente (como al\/mg) melhora a estabilidade.
Colecionador de corrente composto:Substrato PET+revestimento de cobre\/alumínio (como CATL), reduzindo o peso em 40% e melhorando a segurança.
Tecnologia de pré -litiação:Suplementação positiva de lítio do eletrodo (Li ₂ nio ₂) ou folha de lítio do eletrodo negativo para compensar a perda de primeiro efeito.
Eletrodo seco:A aquisição da Maxwell pela Tesla promove processos livres de solventes, reduzindo o consumo de energia em 80%.
5 desafios e tendências
Densidade de energia:O limite teórico das baterias líquidas é de cerca de 350wh\/kg, enquanto as baterias de estado sólido podem exceder 500wh\/kg.
Tecnologia de carregamento rápido:Eletróia negativo de silício+eletrólito supercondutor pode ser carregado para 80% em 15 minutos, mas o risco de precipitação de lítio precisa ser suprimido.
Economia de reciclagem:A eficiência de recuperação úmida de cobalto e níquel é superior a 98%, mas as soluções de baixo custo precisam ser desenvolvidas para a reciclagem de bateria LFP.
6 da perspectiva da cadeia industrial
Equipamento:A precisão da máquina de revestimento atinge ± 1 μm e a velocidade da máquina de enrolamento é maior que 3m\/s (principal inteligente).
Custo:As células da bateria LFP foram reduzidas para<80/kWh, while ternary battery cells are around 100/kWh.