De toekomst is boven, hoe verandert de lithium-ionbatterij de toekomst?

著者：Iflowpower – Dodavatel přenosných elektráren

De afgelopen decennia zullen elektrische voertuigen een grote ontwikkeling doormaken. Volgens de prognose van het IEA zal de wereldwijde garantie op elektrische voertuigen in 2030 stijgen van 3,7 miljoen in 2017 naar 130 miljoen en zal het jaarlijkse verkoopvolume 2 bedragen.

1,5 miljoen. In dit scenario zal de jaarlijkse nieuwe batterijcapaciteit stijgen van 68 GW voor de W11 in 2017 naar 775 GW, waarvan 84% wordt gebruikt in lichte auto&39;s.

In mijn land, de EU, India en de VS bedroeg de vraag respectievelijk 50%, 18%, 12% en 7%. In de afgelopen twee decennia is de lithium-ionbatterijtechnologie van de belangrijkste elektrische voertuigaccu enorm verbeterd door de grote omvang van de productieschaal en is de prijs sterk gedaald, zodat de kosteneffectiviteit van elektrische voertuigen begint bij de brandstofauto. Belangrijkste drijvende factoren Sinds 1990 wordt de lithium-ionbatterij op grote schaal gebruikt in consumentenelektronica, energieopslag (huishoudens, nutsbedrijven) en de elektromotorenindustrie.

Door de omvang van de productieschaal zijn de prestaties sterk verbeterd, maar de prijs is substantieel gedaald. Toekomst. Chemische stoffen.

De prestaties van de batterij worden beïnvloed door polarisatiematerialen. Het kathodemateriaal bestaat hoofdzakelijk uit lithium-nikkel-mangaan-kobalt (NMC), lithium-nikkel-kobaltaluminiumoxide (NCA), lithium-mangaanoxide (LMO) en lithium-ijzerfosfaat (LFP); het grootste deel van het anodemateriaal bestaat uit grafiet, zware auto&39;s in de zware voertuigcirculatie, lithiumtitanaat (LTO). NMC- en NCA-technologieën hebben een hogere energiedichtheid en domineren de markt voor lichte batterijen. De energiedichtheid van LFP is laag, maar het profiteert van een langere levensduur en veiligheidsprestaties. Het is een wens om het te gebruiken bij zware elektrische voertuigen (bijv. personenauto&39;s). Chemisch materiaal.

Chemische materialen hebben een grote impact op de batterijkosten. Er worden verschillende chemische materialen gebruikt en het prijsverschil kan oplopen tot 20%. Batterijcapaciteit en -grootte. De capaciteit van accu&39;s van elektrische voertuigen verschilt enorm. De accucapaciteit van drie kleine elektrische voertuigen in mijn land bedraagt ​​18.

3 ~ 23 kWh; de capaciteit van middelgrote auto-accu&39;s in Europa en Noord-Amerika bedraagt ​​23 ~ 60 kWh; de capaciteit van grote auto&39;s bedraagt ​​75 ~ 100 kWh. Hoe groter de batterijcapaciteit, hoe lager de kosten. Geschat wordt dat de energiekosten van een 70 kW-chine-batterij-eenheid 25% lager liggen dan die van een 30 kW-batterij-eenheid.

Bewerkingsschaal. Een andere belangrijke factor is de schaalgrootte van Zhang Da-verwerking om schaalvoordelen te realiseren. Momenteel ligt het typische productiebereik rond de 0.

5 ~ 8 JW / jaar, het grootste deel van de output is ongeveer 3 GW / jaar. Op basis van de typische capaciteit van 20 tot 75 kWh wordt het vermogen van een enkel elektrisch voertuig berekend en staat de productie van een enkele fabriek gelijk aan de productie van 6.000-400.000 batterijpakketten per jaar. Momenteel worden in Duitsland, de Verenigde Staten, mijn land, India en andere plaatsen nieuwe productielocaties voor grote batterijen gebouwd, waaronder Super Factory, wanneer Tesla in 2019 de 35 GW bereikt.

Laadsnelheid. Met de huidige technologie kan de batterij in 40 tot 60 minuten voor 80% worden opgeladen. Deze aantrekkingskracht heeft de complexiteit van het batterijontwerp vergroot, zoals het verminderen van de dikte van de elektrode, wat de batterijkosten zal verhogen. Ook wordt de energiedichtheid van de batterij verlaagd, waardoor de levensduur van de batterij wordt verkort.

Een ontledingsverklaring van het Amerikaanse ministerie van Energie heeft uitgewezen dat het ontwerp van de batterij is gewijzigd om 400 kilowatt aan laadvermogen mogelijk te maken. Dit zal de kosten van de batterij doen stijgen. De belangrijkste trend van de materiële revolutie zal gebaseerd zijn op de ontbinding van IEA. De lithium-ionbatterij zal binnen twintig jaar nog steeds de dominante batterij zijn, maar de chemische materialen ervan zullen geleidelijk veranderen. Vóór 2025 zal een nieuwe generatie lithium-ionbatterijen op de markt komen met een laag kobaltgehalte, een hoge energiedichtheid en kathodelithiumnikkelmangaankobalt (NMC) 811, enz.

in massaproductie gaan. Aan de grafietanode wordt een kleine hoeveelheid silicium toegevoegd, waardoor de energiedichtheid met 50% kan worden verhoogd. Bovendien zorgt het elektrolytzout, dat bestand is tegen hogere spanningen, voor betere prestaties. In de periode 2025 tot 2030 kan lithiummetaal als kathode worden gebruikt. Het grafiet/silicium composietmateriaal voor de anode van de lithium-ionbatterij gaat mogelijk de ontwerpfase in en kan zelfs vaste elektrolyten toevoegen om de energiedichtheid en de veiligheid van de batterij verder te verbeteren.

Bovendien kan de lithiumiontechnologie vervangen worden door andere energiedichtheden en lagere theoretische kosten met lithiumlucht, lithiumzwavel, etc. Het ontwikkelingsniveau van deze technologieën is echter nog erg laag en de daadwerkelijke prestaties moeten nog worden onderzocht. In het artikel dat op 26 juli 2018 in het Nature Journal werd gepubliceerd, met de titel "TenyearsleftToredesignlithium-Ionbatteries", werd erop gewezen dat de ontwikkeling van de prestaties en de prijs van lithium-ionbatterijen traag verloopt.

De krapte die het bovenstaande probleem veroorzaakt, omvat: in de kristalstructuur van het elektrodemateriaal nadert de hoeveelheid lading die kan worden opgeslagen snel het theoretische maximum; de stijging op de markt maakt het moeilijk om een ​​grote prijsverlaging te bewerkstelligen. Erger nog, de elektrodematerialen, zoals kobalt en nikkel, zijn zeer schaars en de prijs is hoog. Als er geen nieuwe verandering optreedt, wordt verwacht dat dit ergens tussen 2030 en 2037 (of eerder) zal gebeuren, wat de vraag naar kobalt en nikkel zal beïnvloeden.

Overschrijding van de opbrengst. Daarentegen bevinden nieuwe alternatieve elektrodematerialen, zoals ijzer, koper en koper zich nog in een vroeg onderzoeksstadium. Het artikel roept materiaalkundigen, ingenieurs en financieringsinstellingen op om meer onderzoek te doen naar elektrodematerialen op basis van ijzer, koper en andere materialen zoals reserves.

Anders wordt de grootschalige ontwikkeling van elektrische voertuigen beperkt. Economisch里, 里 (里, 里,. Wat betreft de batterijprijzen, is er een batterij die 70-35 kWh / jaar kost, de batterijcapaciteit is 70 ~ 80 kWh / jaar en de kosten van de batterijcapaciteit zijn 70 ~ 80 kWh, en de kosten van 2030 kunnen worden teruggebracht tot 100 ~ 122 Amerikaanse dollars / kWh, met de EU ($ 93 / kW), mijn land ($ 116 / kW) en de kosten van de kosten van Japan ($ 92 / kW) liggen erg dicht bij elkaar.

Het verschil tussen de kosten van elektrische voertuigen en brandstoftreinen zal geleidelijk afnemen, maar de prijs van de batterij en benzine overstijgt de omvang van de carrosserie. De prijs van een accu is bijvoorbeeld $ 400 / kWh, elektrische auto&39;s zijn zeer concurrerend en voertuigen op brandstof zullen zuiniger zijn. Als de prijs van accu&39;s voor elektrische auto&39;s laag is, de benzineprijs hoog is en de dagelijkse kilometers hoog zijn, kies dan voor een kleine elektrische auto of plug-in hybride auto. Kleine brandstofauto&39;s zijn zuiniger.

Als de prijs van de accu bijvoorbeeld $ 120/kWh bedraagt ​​en de benzineprijs hoger is dan nu, dan zal de puur elektrische auto een zuinigere keuze zijn, ongeacht de kilometerstand op de lange termijn. Als de prijs van de batterij gelijk is aan $ 260 / kWh, het kilometerrendement meer dan 35.000 kilometer / jaar bedraagt ​​en de olieprijs $ 1,5 / liter bedraagt, is dit een economischere keuze.

Voor grote elektrische bussen geldt dat als de prijs van de accu minder dan 260 Amerikaanse dollar/kWh bedraagt, de elektrische bus met een bereik van 4.000 tot 50.000 kilometer/jaar concurrerend is in de regio met een hoog dieselaccijnsstelsel.