Mitkä ovat akkujen kehitystrendit?

Kolmiosaiset litiumparistot, jotka tunnetaan myös nimellä "kolmipolymeerilitiumparistot", ovat litiumparistoja, jotka käyttävät kolmikomponenttisia katodimateriaaleja, kuten litiumnikkeli-kobolttimangaanioksidia (NCM) tai litiumnikkeli-kobolttialumiinioksidia (NCA). Koboltti, jota käytetään ensisijaisesti stabiloimaan materiaalin kerrosrakennetta ja parantamaan syklin ja nopeuden suorituskykyä, on välttämätön jalometalli kolmiosaisissa akuissa.

Kustannukset ovat aina olleet kompastuskivi uusien energiaajoneuvojen markkinoiden kehitykselle. Pääkustannuskomponenttina "virtaakku" on aina ollut kustannusten vähentämisen toivon keskipiste. Koboltin osuuden ja pitoisuuden vähentäminen kolmiosaisissa litiumakuissa alentaa vastaavasti ajoneuvojen kokonaiskustannuksia, mikä heikentää koboltin hintavaihteluiden vaikutusta yrityksiin. Tämä antaa yrityksille mahdollisuuden siirtyä ennakoivasta lähestymistavasta reaktiiviseen, mikä hyödyttää uusien energiaajoneuvojen markkinoiden kehitystä.

Solid-state-akut{0}} ovat eräänlainen akkutekniikka. Toisin kuin yleisesti käytetyt litium-ioni- ja litium--ionipolymeeriakut, solid-state-akut käyttävät kiinteitä elektrodeja ja kiinteitä elektrolyyttejä.

Koska tiedeyhteisö uskoo, että litium-ioniakut ovat saavuttaneet rajansa, solid-state-akkuja on viime aikoina pidetty mahdollisena seuraajana litium-ioniakuille. Solid-state-litiumparistoteknologia käyttää litiumista ja natriumista valmistettua lasiseosta johtavana materiaalina, joka korvaa perinteisten litiumakkujen elektrolyytin ja parantaa merkittävästi litiumakkujen energiatiheyttä.

Kiinteä{0}}johdeelektrolyyteillä on korkea sähkökemiallinen stabiilisuusikkuna, minkä ansiosta niitä voidaan käyttää korkeajännitteisten-elektrodimateriaalien kanssa akun energiatiheyden lisäämiseksi. Kiinteän olomuodon elektrolyyteillä on myös korkea mekaaninen lujuus, ja ne estävät tehokkaasti litiumdendriitin tunkeutumisen akun kierron aikana, jolloin voidaan käyttää metallista litiumia, jolla on korkea teoreettinen energiatiheys, negatiivisen elektrodin materiaalina. Kiinteän -johdeelektrolyyttien haittapuoli (nykyinen kehityshaaste) on äärimmäisen korkea kiinteän -kiinteän olomuodon kontaktivastus elektrodin ja elektrolyytin välillä.

Teräakku on täysin uusi suunnittelukonsepti, joka käyttää pitkiä kennoja ja eliminoi moduulin välivaiheen integroimalla kennot suoraan akkujärjestelmään. Tämä vähentää tehokkaasti painoa ja kustannuksia, kuten CATL:n CTP (Cell-to-Pack) -tekniikka. Samaan aikaan BYD:n akkurakenteen suunnittelu lainaa hunajakennoalumiinilevyjen periaatetta käyttämällä rakenteellista liimaa akkukennon kiinnittämiseen kahden alumiinilevykerroksen väliin, jolloin kenno itse toimii rakenneosana järjestelmän yleisen lujuuden lisäämiseksi.

(Perinteiset nelikulmaiset akut VS Blade-akut)

Yritys C:n tuote on 148 mm pitkä, 79 mm paksu ja 97 mm korkea, ja sen sisäinen kierrerakenne muistuttaa tiiliä. Terän akkukenno on 960 mm pitkä, 13,5 mm paksu ja 90 mm korkea, ja siinä on sisäinen pinottu rakenne. Sen pitkä, ohut muoto muistuttaa terää, mistä johtuu nimi "teräakku".

Pinoamisprosessissa positiiviset ja negatiiviset elektrodit leikataan pieniksi paloiksi, pinotaan ne erottimella pienten akkukennojen muodostamiseksi ja sitten pinotaan ja yhdistetään nämä pienet kennot rinnakkain suuren akkukennon muodostamiseksi. Tämä on Li-ioni-akkukennojen valmistusprosessi.

Esimerkiksi pussilitiumparistot perustuvat pinoamiseen, kuten Z-muotoiseen pinoamiseen-. Ensin positiiviset ja negatiiviset elektrodimateriaalit leikataan samankokoisiksi suorakaiteen muotoisiksi levyiksi ja pinotaan sitten erottimelle. Erotin kulkee "Z"-muodossa elektrodien välissä erottaen ne, ja lopuksi se on kääritty alumiini-muovipakkaukseen.

ACEY-SSM-CAkun pinoamiskoneon laite, jota voidaan käyttää litium-ioni-akun napojen pinoamiseen. Manuaalinen kalvon lataus, myöhempi napakappaleen asennon korjaus ja laminointi suoritetaan automaattisesti, ja niillä on korkea laminointitehokkuus ja korkea tarkkuus.

Pinoamisprosessi on monimutkainen pääasiassa elektrodilevyjen ja erottimen leikkaamisen vuoksi. Elektrodilevyn leikkaustuotto on kuitenkin alhainen, ja korkean laadun tasaisuuden ylläpitäminen on vaikeaa (poikkileikkaus, purseet jne.), ja kohdistustarkkuus on riittämätön. Tämä asettaa korkeat vaatimukset valmistusprosessin laadulle. Tämä on tärkein syy siihen, miksi pinottu akut eivät ole yleistyneet.

CTP-tekniikka, lyhenne sanoista Cell To Pack, eliminoi moduulirakenteen integroimalla kennot suoraan akkupakkaukseen, joka sitten integroidaan ajoneuvon lattiaan osana yleisiä rakenneosia.

Tämä lähestymistapa vähentää itse moduulissa käytettävän materiaalin määrää, kuten sivulevyjä, päätylevyjä (moduulin rakenneosia) ja palkkeja (akun tukirakenteet), joita alun perin käytettiin moduulien erottamiseen ja yhdistämiseen. Tämä yksinkertaistaa huomattavasti akun yleisrakennetta, vapauttaa tilaa, mahdollistaa samankokoisen akun kapasiteetin lisäämisen ja vähentää akun painoa, mikä lisää akun energiatiheyttä ja alentaa kustannuksia.

CTP-tekniikalla on tällä hetkellä kaksi erilaista lähestymistapaa. On olemassa kaksi pääasiallista lähestymistapaa: Ensinnäkin moduulien täydellinen eliminointi, esimerkkinä BYD:n Blade Battery; ja toiseksi pienten moduulien integrointi suuriksi moduuleiksi, jota edustaa CATL:n CTP-tekniikka.

BYD Blade Battery vs. CATL CTP

CTC-teknologiaa, joka on lyhenne sanoista Cell to Chassis, CATL:n puheenjohtaja Zeng Yuqun kuvaili China Automotive Blue Book Forumissa seuraavasti: "Tämä tekniikka integroi akkukennon ja alustan yhteen ja integroi edelleen moottorin, elektronisen ohjausjärjestelmän ja ajoneuvon korkeajännitteiset komponentit, kuten DC/DC-muuntimet ja OBC:t. Se myös vähentää virrankulutusta innovatiivisen ohjausarkkitehtuurin avulla. CTC:n avulla uudet energiaajoneuvot voivat kilpailla suoraan bensiinikäyttöisten ajoneuvojen kanssa kustannusten suhteen, tarjota enemmän matkustajatilaa ja parantaa alustan ajettavuutta."

Tietyssä mielessä CTC voidaan ymmärtää CTP:n lisälaajennukseksi. Sen ydin on moduuli- ja pakkausprosessin eliminoiminen, akkukennon integroiminen suoraan ajoneuvon runkoon, jolloin saavutetaan korkeampi integrointiaste.

Perinteinen tekniikka vs. CTP vs. CTC

CTC:n ilmaantuminen rikkoo PACKin (pakkausteknologian) rajoitukset ja koskee suoraan ajoneuvon alustaa, joka on koko ajoneuvon kriittisin ydinkomponentti. Se edustaa OEM-valmistajien pitkän aikavälin kehitystyön kautta keräämää ydinetua, ja sitä akkuyhtiöiden tai erikoistuneiden PACK-yritysten on vaikea kehittää itsenäisesti. Siksi jotkut akkutoimittajat suunnittelevat nyt alustan kehitystä.

Berliinin tehtaalla viime vuonna järjestetyssä Giga Fest -tapahtumassa Tesla esitteli 4680 Structural Battery (CTC) -ratkaisuaan-4680-akkupaketti eliminoi moduulirakenteen, ja kennot on sijoitettu tiiviisti ajoneuvon runkoon. Akun kansi palvelee kahta toimintoa eli akun ja ajoneuvon lattian tiivistämistä, ja istuimet voidaan asentaa suoraan akkupakkaukseen.

Koboltti{0}}vapaista ja solid-state{1}}akuista teräakkuihin, pinoamisprosesseihin ja nyt integroituihin teknologioihin, kuten CTP/CTC, nykyinen akkuteknologian kehitys esittää selkeän pääteeman: pyrkiä äärimmäiseen energiatiheyteen, alhaisempiin kustannuksiin ja parempaan integrointitehokkuuteen varmistaen samalla turvallisuuden.

Nämä tekniikat eivät ole olemassa erillään, vaan ne kietoutuvat toisiinsa ja kehittyvät yhdessä. Esimerkiksi koboltti{1}}vapaa teknologia pyrkii ratkaisemaan raaka-ainekustannusten pullonkaulaongelman. solid-state-akkuja pidetään seuraavan-sukupolven ratkaisuna energiatiheyden ja turvallisuuden pullonkaulojen murtamiseen. teräakut ja pinoamisprosessit ovat innovatiivisia kennojen rakenteen ja valmistuksen näkökulmasta; CTP/CTC-teknologia määrittelee uudelleen akkujen ja ajoneuvojen välisen suhteen järjestelmäintegraation näkökulmasta ja on vallankumouksellinen askel pakkauksen tehokkuuden parantamisessa ja ajoneuvon suunnittelun optimoinnissa.

Ota yhteyttä nyt