Bateria de lâmina e método CTP para conduzir fosfato de ferro

Mwandishi:Iflowpower- Leverandør av bærbar kraftstasjon

1, a bateria de íons de fosfato de ferro-lítio tem vantagens de custo e segurança 1.1LFP com seu baixo preço e forte segurança em vários materiais de eletrodo positivo, o material do eletrodo positivo na bateria de íons de lítio é responsável por mais de 40% do custo total da bateria e, sob as condições técnicas atuais, a densidade de energia da bateria geral é importante para o material positivo, portanto, o material do eletrodo positivo é o desenvolvimento central de uma bateria de íons de lítio. O material do pedido atualmente maduro inclui organo de lítio-cobalto, ácido de lítio-níquel-cobalto-manganês, fosfato de lítio-ferro e ácido de manganês.

lítio. (1) Cobaltato de lítio: há uma estrutura em camadas e uma estrutura de espinélio, geralmente uma estrutura em camadas, com uma capacidade teórica de 270 mAh / g, e a estrutura em camadas de lítio é importante para telefones celulares, modelos, modelos de veículos, fumaça eletrônica, produtos digitais Smart Wear. Na década de 1990, a Sony usou pela primeira vez cobalto de lítio na produção da primeira bateria comercial de íons de lítio.

Os produtos de cobalto-cobalto-ácido de cobalto do meu país são basicamente monopolizados por fabricantes estrangeiros como Japão, Rice Chemical, Qingmei Chemistry, Bélgica 5.000. Quando a promoção em 2003, a promoção do primeiro cobaltato doméstico em 2003 foi lançada em 2005, e em 2009, conseguiu exportar para a Coreia do Sul e o Japão. Em 2010, tornou-se a primeira empresa na China a entrar no mercado de capitais para o negócio principal.

Em 2012, a Universidade de Pequim, Tianjin Bamo, lançou o primeiro produto de cobaltato de alta tensão de 4,35 V. Em 2017, Hunan Shanno, Xiamen Tungsten Industry lançou 4.

Bateria de lítio semeada de alta voltagem de 45 V. A densidade de energia e a densidade de compactação do cobaltato de lítio têm basicamente até o limite, e a capacidade específica é comparada com a capacidade teórica, mas devido ao limite geral atual do sistema químico, especialmente o eletrólito no sistema de alta tensão. É fácil de decompor, por isso é ainda mais limitado pelo aumento da tensão de corte de carga, e a densidade de energia aumentará o espaço quando a tecnologia do eletrólito for quebrada.

(2) Níquel-lítio: geralmente tem proteção ambiental verde, baixo custo (o custo é de apenas 2/3 do cobalto-lítio), boa segurança (a temperatura de trabalho segura pode chegar a 170 ° C), longa vida útil (estende-se em 45%) As vantagens. Em 2006, Shenzhen Tianjiao, Ningbo Jin e China assumiram a liderança no lançamento dos materiais triplos do sistema 333, 442, 523. De 2007 a 2008, o preço do cobalto metálico aumentou significativamente, levando à disseminação do material de cobaltato de lítio e níquel-cobalto-mandanato de lítio, promovendo a aplicação do mercado comercial de lítio em meu país e atendendo ao primeiro.

Período de fuga. Em 2007, a Guizhou Zhenhua lançou um sistema de cristal único tipo 523 de material de níquel-lítio. Em 2012, o mercado japonês de exportação de tungstênio de Xiamen.

Em 2015, a política de subsídios do governo orientou o material aquoso-mássico de níquel-lítio, inaugurando o segundo período de surto. Atualmente, o ácido monocitonídeo de lítio-cobalto-manganês é importante para melhorar a densidade energética do produto, o que melhora a densidade energética do produto, mas isso para os materiais de suporte relacionados ao eletrólito e o fabricante da bateria de íons de lítio tem a capacidade de apresentar requisitos mais elevados. (3) Manganato de lítio: há uma estrutura de espinélio e uma estrutura em camadas, geralmente a estrutura de espinélio comumente usada.

A capacidade teórica é de 148mAh/g, a capacidade real está entre 100 ~ 120mAh/g, com boa capacidade, estrutura estável, excelente desempenho em baixas temperaturas, etc. Entretanto, sua estrutura cristalina é facilmente distorcida, causando atenuação de capacidade e vida útil curta. Aplicações importantes são altas em termos de requisitos de segurança e altos requisitos de custo, mas mercados com requisitos de densidade de energia e ciclo.

Como pequenos equipamentos de comunicação, carregamento de tesouros, ferramentas elétricas e bicicletas elétricas, cenas especiais (como minas de carvão). Em 2003, o manganato doméstico começou a ser industrializado. Yunnan Huilong e Lego Guoli primeiro conquistaram o mercado de baixo custo, Jining ilimitado, Qingdao dry transport e outros fabricantes gradualmente adicionaram capacidade, circulação, desenvolvimento diversificado de produtos poderosos para atender a diferentes aplicações de mercado.

Em 2008, a Legli colocou a bateria de íons de lítio-manganês-ácido, que foi aplicada com sucesso em carros elétricos de passeio. Atualmente, o mercado de baixo custo de ácido manganês é importante para ser usado em baterias de comunicação, baterias de laptop e baterias de câmera digital. O mercado de ponta é representado pelo mercado de automóveis, e os requisitos de desempenho da bateria são maiores em comparação com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de materiais de três yuans, e sua participação de mercado no veículo está diminuindo constantemente.

(4) Fosfato de lítio-lítio: geralmente tem uma estrutura de esqueleto de olivina estável, a capacidade de descarga pode atingir mais de 95% da capacidade de descarga teórica, o desempenho de segurança é excelente, a sobrecarga é muito boa, o ciclo de vida é longo e o preço é baixo. No entanto, sua restrição de densidade de energia é difícil de resolver, e os usuários de carros elétricos têm melhorado continuamente a vida útil da bateria. Em 1997, o fosfato de lítio e ferro do tipo olivina foi relatado pela primeira vez como um material positivo.

A A123, a Phostech e a Valence da América do Norte atingiram a produção em massa mais cedo, mas como o mercado automotivo internacional de novas energias não é o esperado, a infeliz falência foi adquirida ou descontinuada. Likai Electricity de Taiwan, Datong Sale, etc. Em 2001, meu país lançou o desenvolvimento de material de fosfato de ferro-lítio.

Atualmente, a pesquisa e o desenvolvimento industrial de materiais positivos de fosfato do meu país estão na vanguarda do mundo. 1.2 Mecanismo de trabalho da bateria de íons de fosfato de ferro-lítio, material estrutural do tipo olivina, arranjo hexagonal denso empilhado, na rede de material positivo de fosfato de ferro-lítio, P domina a posição do corpo de oito faces, a posição vazia do octaedro por preenchimento de Li e FE, o octatecido de cristal e os tetraedmos formam uma arquitetura espacial integral, formando uma estrutura plana em dente de serra em contatos próximos de cada ponto.

O eletrodo positivo da bateria de íons de fosfato é composto de LiFePO4 da estrutura olivina, e o eletrodo negativo é composto de grafite, e o intermediário é um diafragma de poliolefina PP / PE / PP para isolar o eletrodo positivo e negativo, evitando elétrons e permitindo íons de lítio. Durante a carga e descarga, o íon da bateria de íons de fosfato de ferro-lítio é íon, os elétrons são perdidos da seguinte forma: carregamento: LIFEPO4-XE-XLI + → XFEPO4 + (1-x) LifePO4 descarga: FePO4 + XLI + XE → XLifePO4 + (1-x) FePO4 Durante o carregamento, o íon de lítio é removido do eletrodo positivo para o eletrodo negativo, e o elétron é movido do circuito externo do eletrodo positivo para o eletrodo negativo para garantir o equilíbrio de carga do eletrodo positivo e negativo, e o íon de lítio é removido do eletrodo negativo, e o eletrodo positivo é incorporado pelo eletrólito. Essa microestrutura permite que a bateria de íons de fosfato de lítio tenha uma boa plataforma de tensão e uma vida útil mais longa: durante a carga e descarga da bateria, seu eletrodo positivo fica entre o LiFePO4 e o cristal de seis partes FEPO4 da rampa.

Transição, uma vez que FEPO4 e LifePO4 coexistem na forma de fusão sólida abaixo de 200 ° C, não há ponto de inflexão bifásico significativo durante a carga e descarga e, portanto, a plataforma de tensão de carga e descarga da bateria de íons de ferro-lítio é longa; além disso, no processo de carregamento após a conclusão, o volume do eletrodo positivo FEPO4 é reduzido apenas em 6,81%, enquanto o eletrodo negativo de carbono é ligeiramente expandido durante o processo de carregamento, e o uso de volume muda, apoiando a estrutura interna e, portanto, a bateria de íons de ferro-lítio exibe no processo de carga e descarga. Boa estabilidade do ciclo, maior vida útil do ciclo.

A capacidade teórica do material positivo de fosfato de ferro-lítio é de 170 mA por grama. A capacidade real é de 140 mA por grama. A densidade de vibração é 0.

9 ~ 1,5 por centímetro cúbico e a voltagem é 3,4 V.

O material positivo de fosfato de ferro-lítio reflete boa estabilidade térmica, confiabilidade segura, proteção ambiental de baixo carbono e é o material positivo preferido de grandes módulos de bateria. Entretanto, a densidade de pilas do material do eletrodo positivo de fosfato de ferro-lítio é baixa, e a densidade de energia volumétrica não é alta, limitando o alcance da aplicação. Para as limitações de aplicação de materiais de eletrodo positivo de fosfato de ferro-lítio, o pessoal relevante pode melhorar a condutividade de tais materiais por um método de dopagem de cátions metálicos de alto preço, no qual cátions metálicos de alto preço são dopados.

Após um período de desenvolvimento, o fosfato de ferro-lítio é gradualmente desenvolvido e é amplamente utilizado em muitos campos, como setores de veículos elétricos, campos de bicicletas elétricas, equipamentos de energia móvel, campos de energia de armazenamento de energia, etc. O material positivo de fosfato de ferro e lítio é amplamente utilizado no campo de veículos elétricos, especialmente o passageiro elétrico, especialmente o passageiro elétrico, especialmente o passageiro elétrico, especialmente o passageiro elétrico, em particular a vantagem única, em particular os baixos recursos do ciclo de vida, rico em recursos, preços baixos. Entretanto, a falta de estrutura cristalina de olivina do material do eletrodo positivo de fosfato de ferro-lítio, como baixa condutividade elétrica, pequeno coeficiente de difusão de íons de lítio, etc.

, o que causa baixa densidade de energia, baixa resistência à temperatura e desempenho de erro, etc. será limitado na área de aplicação. Melhore suas desvantagens Classes de superfície importantes modificadas, modificação de dopagem de fase vital, etc.

Nos últimos anos, o mercado de baterias de íons de lítio do meu país tem experimentado um crescimento explosivo, e a tecnologia de baterias é sua principal competitividade. Atualmente, as baterias de íons de lítio são importantes, incluindo baterias de íons de fosfato de ferro-lítio, baterias de íons de ácido de lítio-manganês e baterias de íons tridimensionais. A Tabela 2 compara o desempenho de vários tipos de baterias de íons de lítio, onde DOD é uma profundidade de descarga (descarga).

A bateria de íons de fosfato de ferro e lítio oferece suporte à indústria de materiais de baterias de íons de lítio do meu país, a metade da Montanha Wanjiang, que tem vantagens consideráveis ​​em várias baterias: a bateria de íons de fosfato de ferro e lítio é relativamente longa, gera pouco calor, tem boa estabilidade térmica e as baterias de íons de fosfato de ferro e lítio também têm boa segurança ambiental. A bateria de íons de fosfato de lítio é aplicada em carros elétricos de passeio com um preço mais baixo e desempenho estável, e a participação de mercado apresenta uma situação ascendente. O material tem as vantagens de boa segurança, longo ciclo de vida, baixo custo, etc.

, é o principal material do eletrodo positivo. Por meio de revestimento nanoquímico e de carbono de superfície, o desempenho de descarga de energia maior é alcançado, e a amostra revestida de carbono é bem executada sem discrição, e meu país alcançou a maior produção em escala do mundo. 2, Ningde Times e BYD lideraram o método CTP, reduzindo ainda mais o custo do presidente da BYD, Wang Chuanfu, ao participar do carro elétrico, a BYD desenvolveu uma nova geração de bateria de íons de fosfato "bateria lâmina", espera-se que esta bateria seja produzida este ano "Bateria Lâmina" aumentou em 50% mais do que a bateria de ferro tradicional, com alta segurança, longa vida útil, com alta segurança, longa vida útil, pode atingir milhões de quilômetros, a densidade de energia pode atingir 180 Wh / kg, em comparação com o anterior O aumento é de aproximadamente 9%, o que não é fracamente fraco do que a bateria de íons de lítio ternária do NCM811, e pode resolver o problema com baixa densidade de energia da bateria de íons de fosfato de ferro-lítio.

Esta bateria será equipada no BYD "Han" na linha New Car, que deverá ser listado em junho deste ano. O que é uma bateria de lâmina? Na verdade, é um método de bateria longa (importante concha de alumínio em forma de dedo). Melhore ainda mais a eficiência do conjunto da bateria aumentando o comprimento da bateria (o comprimento máximo é equivalente à largura do conjunto da bateria).

Não é uma bateria de tamanho específico, mas uma série de lotes de tamanhos diferentes podem ser formados com base em diferentes necessidades. De acordo com a descrição da patente da BYD, a "bateria lâmina" é o nome da bateria de íons de fosfato de nova geração da BYD. A BYD vem desenvolvendo há muitos anos a "bateria de íons superfosfato".

A bateria de lâmina é na verdade o comprimento do BYD maior ou igual a 600 mm menor ou igual a 2500 mm, que é disposto na matriz de "lâmina" inserida no conjunto de baterias. O foco da atualização da "bateria blade" é um pacote de bateria (ou seja, tecnologia CTP), que é um pacote de bateria (ou seja, tecnologia CTP), que é diretamente integrado aos pacotes de bateria (ou seja, tecnologia CTP). O conjunto de baterias de lâminas é otimizado pela otimização da estrutura do conjunto de baterias, aumentando assim a eficiência após o conjunto de baterias, mas não tem muito impacto na densidade de energia do monômero.

Ao definir o arranjo no conjunto de baterias e o tamanho da célula, o conjunto de baterias pode ser organizado no conjunto de baterias. A bateria monomérica diretamente no compartimento do conjunto de baterias é otimizada pela estrutura do módulo. Por um lado, é fácil dissipar o calor através do compartimento da bateria ou outros componentes de dissipação de calor; por outro lado, é possível organizar mais pedidos em espaço efetivo.

Bateria corporal, pode aumentar muito a utilização do volume, e o processo de produção do conjunto de baterias é simplificado, a complexidade de montagem da célula unitária é reduzida, o custo de produção é reduzido, de modo que o conjunto de baterias e o peso de todo o conjunto de baterias são reduzidos, e o conjunto de baterias é realizado. Leve. À medida que a demanda do usuário pela vida útil da bateria do veículo elétrico aumenta gradualmente, no caso de espaço limitado, o conjunto de baterias blade pode ser melhorado, por um lado, a taxa de utilização espacial do conjunto de baterias de íons de lítio de potência, nova densidade de energia e outros aspectos podem garantir que a bateria de monômero tenha uma área de dissipação de calor grande o suficiente, que pode ser conduzida para o exterior para corresponder a densidades de energia mais altas.

De acordo com a descrição de técnicos profissionais, devido a certos fatores, como componentes periféricos que ocuparão o espaço interno da bateria, incluindo o espaço anti-ataque inferior, sistema de resfriamento líquido, materiais de isolamento, proteção de isolamento, acessórios de segurança térmica, passagem de ar em linha, módulo de distribuição de energia de alta tensão, etc., o valor máximo de utilização espacial é geralmente de aproximadamente 80%, e a utilização média do espaço no mercado é de cerca de 50%, alguns ou até mesmo tão baixo quanto 40%. Conforme mostrado na figura abaixo, ao otimizar o módulo, a redução da utilização espacial do componente do componente (o volume do volume da célula e o papel de parede do conjunto de baterias) é efetivamente melhorada, a utilização do espaço do Exemplo Comparativo 1 é de 55%, e a execução A taxa de utilização espacial do Exemplo 1-3 foi de 57% / 60% / 62%, respectivamente; a taxa de utilização espacial do Exemplo Comparativo 2 foi de 53%, e a taxa de utilização espacial do Exemplo 4-5 foi de 59% / 61%, respectivamente.

Diferentes graus de otimização, mas ainda há uma certa distância do pico da taxa de utilização espacial. O desempenho de dissipação de calor no módulo de bateria, BYD, é controlado pela configuração da placa térmica (Fig. inferior esquerda). 218) e a placa de troca de calor para garantir a dissipação de calor da célula unitária e garantir que a diferença de temperatura entre a pluralidade de baterias de monômero não seja muito grande.

A placa termicamente condutora pode ser feita de um material com boa condutividade térmica, como cobre ou alumínio, como uma condutividade térmica. A placa de troca de calor (canto inferior direito Fig. 219) é fornecido com um refrigerante, e o resfriamento da bateria de monômero é obtido pelo refrigerante, de modo que a bateria de monômero possa estar em uma temperatura operacional adequada.

Como a placa de transferência de calor é fornecida com uma placa condutora térmica com uma bateria de monômero, ao resfriar a bateria de monômero pelo refrigerante, a diferença de temperatura entre as placas de troca de calor pode ser equilibrada pela placa condutora térmica, bloqueando assim uma pluralidade de baterias de monômero. Controle de diferença de temperatura dentro de 1 ° C. Exemplo comparativo 4 e a bateria de monômero no Exemplo 7-11, carga rápida a 2C, medição durante carga rápida, aumento de temperatura da bateria de monômero.

Isso pode ser visto nos dados da tabela. Na bateria de monômero patenteada, na carga rápida das mesmas condições, o aumento de temperatura tem diferentes graus de redução, com efeito de dissipação de calor superior. Quando o módulo de célula é carregado em uma bateria, o aumento de temperatura da bateria tem uma diminuição nas baterias. Há também a mesma utilidade da "bateria lâmina" e da tecnologia CTP.

A tecnologia CTP (CELLTOPACK) visa obter um grupo sem bateria e um pacote de bateria integrado diretamente. Em 2019, o Ningde Times assumiu a liderança no uso de novos pacotes de baterias sem tecnologia CTP. É indicado que a taxa de utilização do volume de baterias CTP aumentou em 15% -20%, e o número de peças foi reduzido em 40%.

A eficiência da produção é aumentada em 50%. Após investir na aplicação, o custo de fabricação da bateria de íons de lítio será bastante reduzido. A BYD planeja que até 2020 sua densidade de energia de monômero de fosfato atinja 180 Wh/kg ou mais, e a densidade de energia do sistema também aumente para 160 Wh/kg ou mais.

A tecnologia CTP da Ningde Times é fornecida com uma bateria, que atende ao pacote de bateria. Leve, melhora a intensidade de conexão do conjunto de baterias em todo o veículo. Sua vantagem é importante por dois pontos: 1) Os pacotes de baterias CTP podem ser usados ​​em diferentes modelos porque não há restrições de módulo padrão.

2), reduzir estruturas internas, os pacotes de baterias CTP podem aumentar a utilização do volume, a densidade de energia do sistema também é indireta, seu efeito de dissipação de calor é maior do que o atual pacote de baterias de módulo pequeno. Na tecnologia CTP, o Ningde Times dá atenção à conveniência da desmontagem do módulo de bateria, enquanto a BYD está mais preocupada com a forma como as baterias monoméricas proporcionam maior carga e utilização espacial. 3, a bateria de lâmina e o método CTP podem reduzir 15%.

Selecionamos a bateria de íons de lítio de alta tecnologia da Guoxuan como nosso objeto de pesquisa. Os custos das baterias terão alta referência às baterias LFP. De acordo com o "17 de setembro de 2019" relacionado à carta da carta do Comitê Nacional de Revisão de Custos de Distribuição Pública de Alta Tecnologia, Guoxuan High-tech 2016-2017 A bateria de íons de fosfato de lítio monolítica é de 2.

06 yuan/wH, 1,69 yuan/wH, 1,12%/wH, 1.

00 yuan / WH, a margem de lucro bruto correspondente é de 48,7%, 39,8%, 28.

8% e 30,4%, respectivamente. Portanto, de acordo com os dois conjuntos de dados acima, podemos calcular o custo de fabricação da bateria LFP.

Em 2016, era de 1,058 yuan/WH, e no primeiro semestre de 2019, foi inferior a 0,7 yuan/WH.

É importante porque o custo da matéria-prima caiu de 0,871 yuan/WH em 2016 para 0,574 yuan/WH no primeiro semestre de 2019, uma queda absoluta de 0.

3 Yuan / WH, em relação a 34%. Em termos de classificação, no custo total de fabricação, o custo das matérias-primas tem se mantido estável desde 2016, enquanto os custos de energia, mão de obra e fabricação representam cerca de 6%. Continuamos a dividir o custo das matérias-primas e descobrimos que a proporção do positivo e do diafragma nas matérias-primas é grande, aproximadamente 10%, eletrodo negativo, eletrólito, folha de cobre, cobertura de invólucro de alumínio, custo do BMS, BMS.

Aproximadamente de 7% a 8%, a caixa da bateria e o grupo metil respondem por cerca de 5% cada, o restante do pacote e outros custos respondem por cerca de 30% do custo. Pode-se observar que o custo da matéria-prima pode ser dividido em três blocos principais na bateria LFP, um dos quais é composto por quatro matérias-primas principais (eletrodo positivo, negativo, diafragma, eletrólito), sendo o custo total responsável por aproximadamente 35%, o pacote ocupa 30% e o excedente 35% para outras matérias-primas e componentes. De acordo com as informações acima, damos as seguintes suposições de medição de custo: 1) O volume da bateria da lâmina é cerca de 50% maior que a densidade de energia.

Quando a quantidade de carga é constante, o volume diminui em mais de um terço, de modo que a tampa do invólucro de alumínio é acionada. Custo do pacote, assumindo uma queda de 33% 2) Energia, artificial, custo de fabricação e declínio do BMS devido à otimização do processo e redução de peças, assumindo uma redução de 20% 3) suponha ainda que o preço das matérias-primas (incluindo eletrodo positivo, eletrodo negativo, diafragma, eletrólito, folha de cobre, metil, caixa da bateria) caia 20%, o custo total de fabricação do LFP pode cair de 0,696 yuan/WH para 24.

3% para 0,527 yuan/WH. 4) Considerando ainda que a margem de lucro bruto da empresa pode ser usada para obter preços de venda reais, conforme mostrado na Figura 35, a bateria de lâmina e o método CTP só liderarão em veículos comerciais, embora a BYD tenha anunciado que o método da bateria de lâmina será usado comercialmente em Han. No entanto, veículos comerciais ainda serão uma forma de uso.

Acreditamos que o BYD será usado comercialmente em nossos próprios automóveis de passeio, o que rompe com a lógica industrial geral: novas tecnologias estão sempre avançando em veículos comerciais, e os automóveis de passeio serão mais cautelosos. A BYD usa baterias blade em seus próprios carros, o que sem dúvida está na velocidade de promoção do automóvel de passeio. Na verdade, a bateria de lâmina e o método CTP são os mesmos, e visam reduzir ainda mais os custos, enquanto a bateria de monômero é grande, e o fosfato de ferro-lítio é o preferido.

Com base em 2019, muitas plantas de máquinas de primeira linha usaram o método CTP para entrar no teste, então espera-se que essa tecnologia seja usada em 2020. De acordo com as suposições acima, calculamos que 10 metros ou mais, o custo da bateria é reduzido em 30%, e o custo da bateria é reduzido de 225.000 para 158.000. Quando não há subsídio, a margem de lucro bruto pode ser mantida.

Esperamos que a bateria Tamite de fosfato de 2020 seja ainda mais aprimorada em veículos comerciais. Da perspectiva do investimento, o fosfito a montante é colocado, e a lucratividade do veículo de negócios a jusante melhora marginalmente. Como o upstream de todo o fosfato de ferro-lítio passou por uma reorganização de três anos, a concentração da indústria é alta.

Na cadeia industrial, se você chega a 10 fornecedores, a concentração já é muito alta, e há apenas 3-4 fornecedores de terceiros de transporte estáveis. Então acreditamos que o leadload se beneficia. Sugestões: nano alemã, alta tecnologia Guoxuan, BYD e Yutong Bus.

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