Was ist der zukünftige Trend und die Entwicklung der Lithiumbatterieanodenmaterialindustrie?

Branchentrends

1. Hohe Energiedichte und schnelle Ladung sind zukünftige Technologietrends

2. Richtlinien und Märkte erfordern energiereiche Lösungen für die Schnellladetechnologie

In Bezug auf die nationale Politik haben die vier Ministerien und Kommissionen wie das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie im Aktionsplan zur Förderung der Entwicklung der Automobilbatterieindustrie klar festgelegt: Im Jahr 2020 die spezifische Energie von Lithium-Ionen-Batteriezellen ist> 300 Wh / kg und die systemspezifische Energie beträgt 260 Wh / kg.

Die Leistung von Graphitanodenmaterialien liegt nahe an ihrer theoretischen Grenze, und die technische Lösung von Graphitmaterialien als Anoden kann diese Anforderung nicht erfüllen.

Im Jahr 2018 steigen die "Mitteilung zur Anpassung der finanziellen Subventionen für die Förderung und Anwendung neuer Energiefahrzeuge", die finanziellen Subventionen, die der spezifischen Energie, der Reichweite und anderen Leistungsanforderungen der Batterieeinheit entsprechen, nach oben, die Anforderungen an die Batterieleistung werden erhöht und Die Industrie wird ermutigt, eine Batterielösung mit hoher Energiedichte zu entwickeln. In Bezug auf die Kundennachfrage auf dem Markt sind der Ladekomfort für lithiumbatterien und die Reichweite wichtige Faktoren, die das Kundenerlebnis beeinflussen.

Die durchschnittliche Reichweite rein elektrischer Personenkraftwagenmodelle in den "Empfohlenen Modellen für die Förderung und Anwendung neuer Energiefahrzeuge (3. Charge von 2018)" hat 350 km überschritten. Die durchschnittliche Ladezeit für Fahrzeuge mit neuer Energie beträgt jedoch etwa 5 bis 8 Stunden, und die Schnellladezeit beträgt etwa 1 bis 2 Stunden.

Im Vergleich zu herkömmlichen Energiefahrzeugen bieten neue Energiefahrzeuge viel Raum für Verbesserungen hinsichtlich der Benutzerfreundlichkeit, insbesondere hinsichtlich der hohen Energiedichte und der Schnellladeleistung von Batterien.

Lithiumtitanat nimmt immer noch einen Platz ein, ausgezeichnete Schnellladeleistung

Lithiumtitanat hat eine ausgezeichnete Schnellladeleistung. Lithiumtitanat hat einen dreidimensionalen Lithiumionendiffusionskanal, der der Spinellstruktur eigen ist, und weist daher ausgezeichnete Leistungseigenschaften auf. Der Diffusionskoeffizient von Lithiumionen in Lithiumtitanatkristallen beträgt 2 × 10 –8 cm 2 / s, was eine Größenordnung höher ist als der von Graphitanoden. Die Laderate der lithiumtitanat-batterie kann 10 bis 20 ° C erreichen, während die Ladungsvergrößerung von gewöhnlichem Graphitanodenmaterial nur 2 bis 4 ° C beträgt.

Lithiumtitanat wird häufig in Elektrobussen und Energiespeichern verwendet. Lithiumtitanat-akkus haben eine hohe Sicherheit, eine lange Lebensdauer, einen weiten Betriebstemperaturbereich und können schnell geladen und entladen werden. Daher wird es in elektrischen Nutzfahrzeugen (Bus, Schienenverkehr usw.), im Energiespeichermarkt (Frequenzmodulation, Stromnetzqualität, Windpark usw.) und in der Industrie eingesetzt. Das Feld (Hafenmaschinen, Gabelstapler usw.) ist weit verbreitet.

Zhuhai Yinlong, ein inländischer Hersteller von Neufahrzeugen, verwendet Lithiumtitanat auch als negative Batterietechnologielösung.

Silizium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe haben eine hohe Energiedichte und werden die zukünftige Richtung von Anodenmaterialien sein.

Das Siliziummaterial hat eine hohe spezifische Kapazität und kann schnell aufgeladen werden, was die vielversprechendsten Aussichten bietet. Die theoretische Energiedichte von Graphit beträgt 372 mAh / g, während die theoretische Energiedichte von Silizium das 10-fache bis zu 4200 mAh / g überschreitet. Die Verwendung von Siliziummaterialien als Batterieanoden zur Erhöhung der Batterieenergiedichte ist zu einer der anerkannten Richtungen in der Industrie geworden.

Der chinesische Hersteller von Negativelektrodenmaterialien, Betrays Silizium-Kohlenstoff-Verbundanodenmaterial, wurde in Massenproduktion hergestellt, und der Kunde ist Samsung aus Südkorea.

Die Massenproduktion von Siliziummaterialien weist immer noch Engpässe auf, und der Trend zu Silizium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen ist der Trend.

Der Engpass bei der Verwendung von Siliziummaterialien ist die schlechte Zyklusleistung: Das hohe Expansionsverhältnis von Siliziumpartikeln bei der Deinterkalation von Lithium (negative Ladungs- und Entladungsausdehnung von Silizium bis zu 360%, während gewöhnlicher Graphit nur 10% beträgt) verursacht die negative Elektrode während des Zyklus schnell zerfallen Das kontinuierliche Wachstum des SEI-Films auf der Oberfläche der Siliziumpartikel verursacht einen irreversiblen Verbrauch des Elektrolyten und der Lithiumionen.

Gegenwärtig besteht eine relativ ausgereifte technische Lösung darin, ein Kohlenstoffmaterial mit einem geringen Volumeneffekt und einer guten Zyklusstabilität als Träger zu verwenden. Ein Siliziummaterial mit einer hohen spezifischen Kapazität wird als aktiver Hauptkörper zur Synthese eines Siliziumkohlenstoff-Verbundmaterials eingebaut. Silizium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe können den negativen Effekt haben, die Volumenexpansion von Silizium während des Ladens und Entladens zu verringern.

Das Silizium-Kohlenstoff-Verbundverfahren wird beschichtet, dotiert und eingebettet. Tesla verwendet eine kohlenstoffbeschichtete Sulfidlösung, um das Silizium-Kohlenstoff-Verbundmaterial auf das Produktionsmodell Modell 3 aufzubringen, indem dem künstlichen Graphit 10% Material auf Siliziumbasis zugesetzt wird. Die Batterie hat eine Energiedichte von 300 Wh / kg und eine Batteriekapazität von 550 mAh / g oder mehr.

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