1 основна матеріальна система
Позитивний електродний матеріал
Три матеріали елементів (NCM/NCA):
Нікель (NI) підвищує потужність, кобальт (CO) стабілізує структуру, а марганець/алюміній (Mn/Al) підвищує безпеку. Високий вміст нікелю (наприклад, NCM811, NCA) - це тенденція, але виклик термічної стійкості є важливим.
Технічні труднощі: Коли вміст нікелю перевищує 90%, існують суттєві проблеми з життєвим життям та виробництвом газу.
Літієвий фосфат заліза (LFP):
Висока безпека та низька вартість, але низька щільність енергії (~ 160 Вт/кг). Акумулятори Byd Blade - це типова структурна інновація, яка покращує провідність за допомогою нанотехнологій та вуглецевого покриття.
Багата марганцева основа літію:
Теоретична здатність перевищує 300 мАг/г, але проблеми ослаблення напруги та низький перший ефект залишаються вирішити.
Негативний електродний матеріал
Графіт:Основне рішення, специфічна ємність ~ 372 мАг/г, близька до теоретичної межі.
Негативний електрод на основі кремнію: theoretical capacity reaches 4200mAh/g, but volume expansion (>300%) призводить до поганого їзди на велосипеді. Рішення включає композит вуглецю з нано -кремнію та конструкцію пористої конструкції.
Негативний електрод літію:Потенційний варіант для твердотільних акумуляторів, але проблема з дендритом сувора.
Електроліт
Рідкий електроліт:Літієвий гексафторофосфат (LIPF6) є основним компонентом, а для поліпшення плівки SEI необхідні такі добавки, як ВК та FEC.
Твердечні електроліти:Оксид (LLZO), сульфід (LGPS) та полімер (PEO), з іонною провідністю (10 ⁻³ ~ 10 ⁻² S/cm) та імпедансом інтерфейсу є ключовими вузькими вузькими місцями.
Діафрагма
Тенденція базової плівки поліолефіну (PE/PP) стоншується (<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 Конструкція структури клітин
Циліндричні акумуляторні клітини (наприклад, 21700, 4680)
Tesla 4680 приймає дизайн таблиці, що знижує внутрішню стійкість на 50%, але процес лазерного зварювання повного полюса є складним.
Батарея квадратної форми
Укладання (CATL) проти намотування (BYD), укладання має на 5% більшу щільність енергії, але нижчу ефективність виробництва. Технологія CTP (Cell to Pack) виключає модулі та досягає ефективності групування понад 75%.
М'яка акумуляторна комірка
Алюмінієва пластикова упаковка, легка, але з поганою механічною міцністю. Платформа General Motors Ultium приймає "гнучкий" дизайн.
3 ключові моменти виробничого процесу
Електродне покриття:Відхилення консистенції поверхневої щільності повинно бути менше ± 1,5%, а сухі електроди (наприклад, квантовий пейзаж) можуть усунути розчинники.
Полярний валик пресування:Щільність ущільнення впливає на дифузію іонів, а графітові негативні електроди зазвичай 1. 6-1. 8 г/см ³.
Ін'єкція та формування:Після вакуумної ін'єкції утворення плівки SEI вимагає багатоступеневої зарядки та розряду (наприклад, 0. 02C повільна зарядка).
Контроль сушіння:Вміст вологи повинен бути менше 500 ppm, щоб запобігти гідролізу та генеруванню HF Lipf6.
4 прорив у передових технологіях
Ультра високий нікель позитивний електрод:Монокристалічний+градієнтний допінг (наприклад, Al/Mg) покращує стабільність.
Композитний колектор струму:ПЕТ -субстрат+мідне/алюмінієве покриття (наприклад, CATL), зменшення ваги на 40% та підвищення безпеки.
Технологія попередньої літіації:Позитивні доповнення літію електрода (Li ₂ nio ₂) або негативний електрод літієвих фольги для компенсації втрати першого ефекту.
Сухий електрод:Придбання Tesla Maxwell сприяє процесам без розчинників, зменшуючи споживання енергії на 80%.
5 викликів та тенденцій
Щільність енергії:Теоретична межа рідких акумуляторів становить близько 350 Вт/кг, тоді як твердотільні батареї можуть перевищувати 500 Вт/кг.
Технологія швидкої зарядки:Силіконовий негативний електрод+надпровідний електроліт може бути заряджений до 80% за 15 хвилин, але ризик осадження літію повинен бути придушений.
Економіка переробки:Ефективність мокрого відновлення кобальту та нікелю перевищує 98%, але для переробки акумуляторів LFP потрібно розробити недорогі розчини.
6 З точки зору промислового ланцюга
Обладнання:Точність машини для покриття досягає ± 1 мкм, а швидкість обмотки перевищує 3 м/с (провідна інтелектуальна).
Вартість:Акумуляторні комірок LFP зменшені до<80/kWh, while ternary battery cells are around 100/kWh.