Die Zukunft liegt oben. Wie verändern Lithium-Ionen-Batterien die Zukunft?

著者：Iflowpower – Portable Power Station ပေးသွင်းသူ

In den letzten Jahrzehnten hat die Entwicklung von Elektrofahrzeugen eine breite Verbreitung gefunden. Laut IEA-Prognose wird die weltweite Garantie für Elektrofahrzeuge bis 2030 von 3,7 Millionen im Jahr 2017 auf 130 Millionen steigen und das jährliche Verkaufsvolumen wird 2 erreichen.

1,5 Millionen. In diesem Szenario wird die jährliche neue Batteriekapazität von 68 GW W11 im Jahr 2017 auf 775 GW steigen, wovon 84 % in leichten Autos zum Einsatz kommen werden.

Die Nachfrage in meinem Land, der EU, Indien und den USA betrug 50 %, 18 %, 12 % bzw. 7 %. In den letzten beiden Jahrzehnten hat sich die Lithium-Ionen-Batterietechnologie für die wichtigsten Batterien von Elektrofahrzeugen aufgrund der zunehmenden Produktionsmengen erheblich verbessert und der Preis ist drastisch gesunken, sodass das Preis-Leistungs-Verhältnis von Elektrofahrzeugen bereits bei Kraftstoffautos beginnt. Wichtige Antriebsfaktoren: Seit 1990 wird die Lithium-Ionen-Batterie in großem Umfang in der Unterhaltungselektronik, der Energiespeicherung (Haushalt, Versorgungsunternehmen) und der Elektromotorenindustrie eingesetzt.

Mit zunehmender Produktionsgröße hat sich die Leistung erheblich verbessert und der Preis ist erheblich gesunken. Zukunft. Chemische Materialien.

Die Batterieleistung wird durch Polarisationsmaterialien beeinflusst. Das Kathodenmaterial besteht hauptsächlich aus Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt (NMC), Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA), Lithium-Mangan-Oxid (LMO) und Lithium-Eisenphosphat (LFP); das Anodenmaterial besteht hauptsächlich aus Graphit, im Schwerlastfahrzeug-Kreislauf Lithiumtitanat (LTO). Die NMC- und NCA-Technologien weisen eine höhere Energiedichte auf und dominieren den Markt für leichte Batterien. LFP hat eine geringere Energiedichte, profitiert jedoch von einer höheren Zyklenlebensdauer und einer höheren Sicherheitsleistung und wird daher gern in schweren Elektrofahrzeugen (d. h. Personenkraftwagen) eingesetzt.

Chemische Materialien haben einen großen Einfluss auf die Batteriekosten. Bei der Verwendung unterschiedlicher chemischer Materialien kann die Preisdifferenz bis zu 20 % betragen. Batteriekapazität und -größe. Die Batteriekapazität von Elektrofahrzeugen ist sehr unterschiedlich. Die Batteriekapazität von drei kleinen Elektrofahrzeugen in meinem Land beträgt 18.

3 – 23 kWh; die Batteriekapazität mittelgroßer Autos in Europa und Nordamerika beträgt 23 – 60 kWh; die Batteriekapazität großer Autos beträgt 75 – 100 kWh. Je größer die Batteriekapazität, desto geringer die Kosten. Es wird geschätzt, dass die Energiekosten einer 70-kW-Maschinenbatterieeinheit 25 % niedriger sind als bei einer 30-kW-Maschinenbatterieeinheit.

Bearbeitungsskala. Ein weiterer wichtiger Faktor zur Realisierung der Skalenökonomie ist die Verarbeitungsskala von Zhang Da. Derzeit liegt der typische Produktionsbereich bei etwa 0.

5 – 8 JW/Jahr, der Großteil der Leistung beträgt etwa 3 GW/Jahr. Bei der Berechnung der typischen Kapazität eines einzelnen Elektrofahrzeugs von 20 bis 75 kWh entspricht die Leistung einer einzelnen Anlage der Herstellung von 6.000 bis 400.000 Batteriepacks pro Jahr. Derzeit werden in Deutschland, den USA, China, Indien und anderen Ländern eine Reihe neuer, größerer Batteriefabriken gebaut, darunter auch die Super Factory, die im Jahr 2014 35 GW erreichen wird.

Ladegeschwindigkeit. Mit der aktuellen Technologie ist eine Aufladung von 80 % in 40 bis 60 Minuten möglich. Dieser Anreiz hat die Komplexität des Batteriedesigns erhöht, beispielsweise durch die Verringerung der Elektrodendicke, was die Batteriekosten erhöht und die Energiedichte der Batterie verringert, was wiederum die Lebensdauer der Batterie verkürzt.

Eine Erklärung des US-Energieministeriums zur Änderung des Batteriedesigns, um eine Ladeleistung von 400 Kilowatt zu ermöglichen, wird die Batteriekosten erhöhen. Der Haupttrend der Materialrevolution wird auf der Zersetzung der IEA beruhen und die Lithium-Ionen-Batterie wird auch in zwanzig Jahren noch dominieren, ihre chemischen Materialien werden sich jedoch allmählich ändern. Vor 2025 wird es eine neue Generation von Lithium-Ionen-Batterien geben, die einen niedrigen Kobaltgehalt, eine hohe Energiedichte und eine Kathode aus Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) 811 usw. aufweisen.

wird in die Massenproduktion gehen. In der Graphitanode wird eine kleine Menge Silizium hinzugefügt, wodurch die Energiedichte um 50 % erhöht werden kann, während das Elektrolytsalz, das einer höheren Spannung standhält, ebenfalls zur Leistungsverbesserung beiträgt. Im Zeitraum von 2025 bis 2030 könnte Lithiummetall als Kathode und Graphit/Silizium-Verbundmaterial als Anode in die Entwurfsphase der Lithium-Ionen-Batterie eintreten. Dabei könnten sogar feste Elektrolyte eingeführt werden, um die Energiedichte und Batteriesicherheit weiter zu verbessern.

Darüber hinaus kann die Lithium-Ionen-Technologie durch Lithium-Luft, Lithium-Schwefel usw. mit anderen Energiedichten und niedrigeren theoretischen Kosten ersetzt werden. Allerdings ist der Entwicklungsstand dieser Technologien noch sehr niedrig und die tatsächliche Leistungsfähigkeit ist noch ungewiss. In dem am 26. Juli 2018 im Nature Journal veröffentlichten Artikel mit dem Titel „Zehn Jahre fehlen noch, um Lithium-Ionen-Batterien neu zu gestalten“ wurde darauf hingewiesen, dass sich die Entwicklung der Leistung und des Preises von Lithium-Ionen-Batterien nur langsam vollzieht.

Zu den dadurch verursachten Problemen gehört, dass sich die in der Kristallstruktur des Elektrodenmaterials speicherbare Ladungsmenge schnell dem theoretischen Maximum nähert und der Marktanstieg weiterhin nur schwer zu einer starken Preissenkung führen kann. Schlimmer noch: Elektrodenmaterialien wie Kobalt und Nickel sind sehr selten und teuer. Wenn es keine neuen Veränderungen gibt, wird die Nachfrage nach Kobalt und Nickel voraussichtlich zwischen 2030 und 2037 (oder früher) steigen.

Überertrag. Neue alternative Elektrodenmaterialien, wie beispielsweise Eisen, Kupfer oder Kupferlegierungen, befinden sich dagegen noch in einem frühen Forschungsstadium. Der Artikel fordert Materialwissenschaftler, Ingenieure und Fördereinrichtungen dazu auf, die Forschung an Elektrodenmaterialien auf Basis von Eisen, Kupfer und anderen Materialien wie Reserven zu intensivieren.

Andernfalls wird die großflächige Entwicklung von Elektrofahrzeugen eingeschränkt. Wirtschaftlich 掂 掂 影响 因 紧 因 因 因 因 因: 因::: 程: 程: 里 行 里 里 里 里 里 (程 (里 行 里 (里, 里,里, 里 (里, 里,. Was die Batteriepreise betrifft, so gibt es Batterien mit einer Leistung von 70–35 kWh/Jahr, einer Batteriekapazität von 70–80 kWh/Jahr und Kosten für die Batteriekapazität von 70–80 kWh. Bis 2030 können die Kosten auf 100–122 US-Dollar/kWh gesenkt werden. Damit liegen die Preise in der EU (93 US-Dollar/kWh), meinem Land (116 US-Dollar/kWh) und Japan (92 US-Dollar/kWh) sehr nahe beieinander.

Die Lücke zwischen den Kosten für Elektrofahrzeuge und Benzinzüge wird sich allmählich verringern, aber der Preis für Batterie und Benzin übersteigt die Karosseriegröße. Beispielsweise beträgt der Batteriepreis 400 US-Dollar/kWh, Elektroautos sind sehr wettbewerbsfähig und Fahrzeuge mit Kraftstoffantrieb sind sparsamer. Wenn der Preis für die Batterien eines Elektroautos niedrig, der Benzinpreis hoch und die tägliche Kilometerleistung hoch ist, ist die Wahl eines kleinen Elektroautos oder Plug-in-Hybridautos wirtschaftlicher als die Wahl eines kleinen Benzinautos.

Wenn beispielsweise der Batteriepreis 120 US-Dollar/kWh beträgt und der Benzinpreis höher ist als heute, ist das reine Elektroauto unabhängig von der langfristigen Kilometerleistung die wirtschaftlichere Wahl. Wenn der Batteriepreis 260 US-Dollar/kWh beträgt, die Laufleistung mehr als 35.000 Kilometer/Jahr beträgt und der Ölpreis 1,50 US-Dollar/Liter erreicht, ist dies eine wirtschaftlichere Wahl.

Bei großen Elektrobussen gilt: Wenn der Batteriepreis unter 260 US-Dollar/kWh liegt, sind Elektrobusse mit einer Reichweite von 4 bis 50.000 Kilometern/Jahr in Regionen mit hohen Dieselsteuersystemen kostenmäßig wettbewerbsfähig.