Die Entwicklung von Kraftzellen steht vor sechs Herausforderungen

Wangzidong, Direktor des Power Battery Labors am chinesischen Northern Vehicle Research Institute, äußerte sich besorgt über den jüngsten Brand in Chinas neuen Energie-Personenkraftwagen und den Tod einer Person. Derzeit gibt es in China 2.000 bis 3.000 hersteller von lithiumbatterien. Aufgrund des Mangels an Kerntechnologie begannen viele Unternehmen mit der Herstellung von Leistungsbatterien, da es an Strombatterien mangelte. Kraftzellen und herkömmliche Lithiumbatterien sind jedoch zwei verschiedene Dinge in der Herstellungstechnologie.

Die Sicherheit von Elektrofahrzeugen wird zum Schwerpunkt der Entwicklung von Leistungsbatterien, die vor sechs großen Herausforderungen stehen

Das Folgende ist eine Abschrift von Wangzidongs Aussage:

Power Cell ist zur Engpass-Technologie für die neue industrielle Entwicklung von Elektrofahrzeugen in China geworden. Gegenwärtig gibt es in China viele Unternehmen für Batterieforschung und -produktion, aber die Gesamtstärke ist nicht stark, die Industriekette ist unvollständig und wir sind immer noch dem Druck ausgesetzt, den ausländische Unternehmen durch die Einreise nach China verursachen. Wie gehen wir in einem solchen Zustand damit um?

Wir müssen eingehende Forschung betreiben und systematisch über die bevorstehenden tieferen Themen nachdenken und Durchbrüche und stetige Fortschritte erzielen.

Die wissenschaftlichen Forschungskräfte aller gesellschaftlichen Parteien müssen zusammenarbeiten, um die nachhaltige Entwicklung der Energiebatterieindustrie in China zu unterstützen und Chancen zu schaffen.

Der Gewinner ist oft nicht wegen seiner Fähigkeiten, sondern wegen seiner Ideen. Der Druck auf unsere gesamte Branche:

Die vier weltweit führenden Unternehmen für lithium-ionen-akkus sind Samsung SDI, Panasonic, LG Chemical und Sony. Samsung SDI hat Panasonic übertroffen und ist damit der weltweit erste. Statistiken zeigen, dass Samsung SDI ein Unternehmen ist, das fast so viel produziert und verkauft wie Chinas Top 10 zusammen.

Die Top-10-Unternehmen machen rund 78 Prozent der Produktion und des Umsatzes aus, was einen starken Unterschied zur globalen Leistung darstellt. Es besteht kein Zweifel daran, dass chinesischen Unternehmen im Allgemeinen der Vorteil der Größe fehlt, und es kann schwierig sein, diese Situation für einige Zeit zu ändern. Vor chinesischen Unternehmen ist es eine dringende Aufgabe, ihre Existenz und Entwicklung ohne Skaleneffekte aufrechtzuerhalten.

Einer der Gründe für diese Situation ist, dass inländische Energiebatterieunternehmen zu locker sind und keine gegenseitige Loyalität haben. Elektroautohersteller behandeln Energiebatterieunternehmen nur als Teilelieferanten und glauben, dass es viele Möglichkeiten gibt. In diesem Fall zögern Energiebatterieunternehmen, geeignete Energiebatterien für Elektroautohersteller zu entwickeln.

Energiebatterieunternehmen müssen gleichzeitig mit Elektroautounternehmen wachsen und sich entwickeln. Dies zeigt sich an der Bildung einer engen F & E-Gemeinschaft zwischen ausländischen Unternehmen und Batterieunternehmen. Bei diesen Unternehmen handelt es sich nicht um einfache Handelsbeziehungen mit Strombatterien, sondern um strategische F & E-Beziehungen der Allianz. Und in unserem Land betrachtet die Fahrzeugfabrik jetzt auch das Batterieunternehmen als Zulieferer.

Herausforderung 1. Die Zukunft von Elektroautos wird nicht von den Kosten, sondern von der Effizienz bestimmt

Der wichtigste Engpass, der die Beliebtheit von reinen Elektrofahrzeugen einschränkt, ist nicht die Kilometerleistung, da mehr Batterien installiert sind und die Kilometerleistung wie bei Tesla hoch ist. Es kostet auch nichts. Mit zunehmender Beliebtheit werden die Kosten irgendwann sinken, genau wie das Fließband von Henry Ford für Autos. Es ist die Effizienz, die entscheidet, ob eine neue Technologie irgendwann populär gemacht werden kann.

Dies bezieht sich nicht nur auf die Energieumwandlungseffizienz, sondern auch auf reine elektrische Energie, die viel höher ist als bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren. Es ist eine effiziente Nutzung. Gegenwärtig kann der relativ gute Ladezustand von reinen Elektrofahrzeugen nur zu 80% in 20 Minuten (ca. 100-120 Kilometer) aufgeladen werden. Angenommen, die Durchschnittsgeschwindigkeit beträgt 60 km / h, dh alle 2 Fahrstunden müssen 20 Minuten angehalten werden! Selbst wenn sich überall Ladestapel befinden, ist es unwahrscheinlich, dass Sie der Ladung folgen, und es ist unvermeidlich, dass Sie sich anstellen müssen. Angenommen, Sie haben zwei Autos vor sich, müssen Sie eine Stunde warten. Eine solche Effizienz kann nicht als tägliches Transportmittel verwendet werden!

Wenn daher ein Elektrofahrzeug mit einer Ladekilometerzahl von weniger als 200 km das Problem der schnellen Wiederauffüllung der Energie von Elektrofahrzeugen nicht lösen kann, können reine Elektrofahrzeuge herkömmliche Autos nicht vollständig ersetzen, selbst wenn Ladestapel beliebt sind. Es kann nur als Ergänzung verwendet werden und gilt für kurze Strecken.

Möglichkeiten zur Lösung des Problems: Reduzierung von Gewicht und Energieverbrauch; Batterieenergie erhöhen; Installieren Sie Extender. Installieren Sie hocheffiziente Solarmodule, um einen Teil der Energie zu ergänzen. Austausch von Batterien.

Herausforderung 2: Die Batterie für Elektrofahrzeuge hatte Probleme beim Laden bei niedrigen Temperaturen

Die meisten aktuellen Elektrofahrzeuge, insbesondere Elektrobusse, Elektrotaxis und private Elektrofahrzeuge, verwenden Lithiumbatterien. Die Demonstrationsarbeiten für neue Energiefahrzeuge in Peking, Qingdao, Changchun, Tangshan und Baotou stießen im Winter in unterschiedlichem Maße auf Schwierigkeiten beim Laden, was die Kapazität von Elektrobussen im Winter verringerte und den normalen Betrieb erschwerte. Das Problem ist zweifach:

Der erste ist der Rückgang der Batterieleistung in einer Umgebung mit niedriger Temperatur, ein besserer Abfall von 10 bis 15% und ein Abfall von fast 35%, der mit dem Materialzustand, der Batteriestruktur, dem Produktionsprozess, der Hüllenstruktur und der Wärme zusammenhängt Managementsystemfunktion;

Das zweite ist, dass das Laden bei niedriger Temperatur leicht Lithium erzeugt und irreversible Reaktionen auftreten, die dazu führen, dass die Batteriekapazität und Energie erheblich sinken. Starke Lithium-Verzweigungskristalle durchdringen die Membran, schließen die Batterie kurz und verursachen einen Sicherheitsunfall.

Herausforderung 3. Kosten: Kosten für Power-Batterien

Führen Sie für die aktuelle Batterieproduktionstechnologie eine Kernkostenanalyse durch:

1, 100 Ah lithiumeisenphosphat-Batterie Materialkosten:

Positives Material 0,8 kg-100 Yuan, negatives Material 0,4 kg-25 Yuan, Membran 5m2 -40 Yuan, Elektrolyt 0,5 kg-40 Yuan, Schale 40 Yuan / Satz, Bearbeitungsgebühr 55 Yuan, insgesamt 300 Yuan, entsprechend: 0,938 Yuan / Wh;

2.100 Ah Materialkosten der Lithiumbatterie:

Positives Material 0,7 kg-100 Yuan, negatives Material 0,4 kg-25 Yuan, Membran 5m2 -40 Yuan, Elektrolyt 0,5 kg-40 Yuan, Schale 40 Yuan / Satz, Bearbeitungsgebühr 55 Yuan, insgesamt 300 Yuan, entsprechend: 0,834 Yuan / Wh;

3, 100 Ah Lithiummangansäurematerial Batteriematerialkosten:

Positives Material 0,95 kg-88 Yuan, negatives Material 0,4 kg-25 Yuan, Membran 5m2 -40 Yuan, Elektrolyt 0,5 kg-40 Yuan, Schale 40 kg / Hülse, Bearbeitungsgebühr 55 Yuan, insgesamt 288 Yuan, entsprechend: 0,78 Yuan / Wh.

Andere Kostenkonnotationen des Kerns:

Entwurfsgebühr, Testgebühr, Werkzeuggebühr, Entwicklungsgebühr;

Materialnutzungsrate, Rohstoffeinkaufskosten, Produktkonformitätsrate;

Abschreibung der Ausrüstung, finanzielle Kosten, Verkaufskosten, Verwaltungsgebühren, Personalschulungsgebühren;

Steuern und Gebühren, Leistungen an Arbeitnehmer, Versicherungsprämien, Unternehmensgewinne.

Gegenwärtig betragen die Kernkosten aufgrund des geringen Volumens nach Amortisation verschiedener Ausgaben 2 Yuan oder mehr.

Kosten für Batterien:

Kosten für die Technologieentwicklung.

Der Akku verfügt über ein Winterlade- und Heizsystem, ein System zur Kühlung während der Sommerarbeit, eine verwendete Vibrationsschutzstruktur, eine wasserdichte Struktur an Regentagen, eine Aufprallschutzstruktur bei Unfällen, ein Zuverlässigkeitsdesign für Verbindungen und a BMS Zuverlässigkeitsdesign.

Das System erhöht die Kosten für Komponenten.

Der Akku ist praktisch für die Installation und hat eine praktische Struktur für die Wartungsinspektion.

Leistungstestgebühr, Zuverlässigkeitsbewertungsgebühr;

Abschreibungsgebühr für Ausrüstung, Schulungsgebühr für Personal, Produkttransportgebühr;

Finanzielle Aufwendungen, Vertriebskosten, Verwaltungsgebühren, Steuern, Sozialausgaben, Versicherungsprämien und Unternehmensgewinne.

Die Kosten für Stealth.

Die Kosten für den kombinierten Akku betragen mehr als 3 Yuan / Wh.

Herausforderung 4. Sicherheit

Die Sicherheit von Power-Batterien ist entscheidend für die Entwicklung der Elektroautoindustrie. In den letzten Jahren kam es mit der Zunahme der Versuche und des Betriebs verschiedener energiesparender und neuer Energiefahrzeuge von Zeit zu Zeit zu Sicherheitsunfällen, und die Verteilung der Unfälle wurde vertikal betrachtet: bei der Verarbeitung, Herstellung, Umrüstung in Regale, Transport, Prüfung, Verwendung, Aufladung und Wartung sowie Recycling. Es gab Probleme.

Aus horizontaler Sicht: In- und Ausland bei Mobiltelefonen, Computern, Elektrofahrrädern, Elektromotorrädern, Elektroautos, Elektrobussen, Hybridautos und anderen Anwendungsbereichen gab es ebenfalls Probleme. Die meisten aktuellen Probleme mit Leistungszellen treten beim Laden auf, und das Laden bei niedriger Temperatur erhöht die Wahrscheinlichkeit von Problemen. Die Verbesserung der Zuverlässigkeit und Sicherheit von Kraftzellen steht in der Branche im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit.

Herausforderung 5, lange Lebensdauer. So genannte Batteriekonsistenz, Zuverlässigkeit

1) Die Fähigkeit, die Batteriekonsistenz während der Produktion zu kontrollieren, die durch automatisierte Produktionsanlagen und "korrekte Produktionsprozesse" gesteuert werden kann (es ist wichtig, einen Prozess zu finden, der die Produktqualität kontrollieren kann). Darüber hinaus sollte das Strukturdesign der Batterie den Anforderungen großer mechanisierter Produktionsanlagen entsprechen.

2) Die Fähigkeit, die Batteriekonsistenz während des Gebrauchs zu kontrollieren, ist ebenfalls wichtig.

A. Eine angemessene Batteriestruktur verringert das Temperaturungleichgewicht der Batterie selbst bei niedrigen Temperaturen.

B. Verbessern Sie die Batterieleistungsleistung, indem Sie den Kontaktwiderstand der Zellen minimieren und gleichzeitig den lokalen Temperaturanstieg verringern.

C. Achten Sie auf den Kühleffekt jeder Zelloberfläche und wählen Sie eine wissenschaftliche und vernünftige Belüftungsstruktur aus, damit das Temperaturfeld der gesamten Batterie gleichmäßig ist, um die Umgebungskonsistenz der Batterie während der Verwendung des Niedrigdrucks sicherzustellen Temperaturumgebung. Für das Problem der Konsistenz des Batteriesystems gibt es offensichtliche Missverständnisse:

Es wird angenommen, dass Batteriehersteller einen Bereich von ± 1% der Batteriekonsistenz erreichen sollten. In der Tat liefern Batterieunternehmen Power-Batterien für Fahrzeughersteller. Die Konsistenz kann innerhalb dieses Bereichs gesteuert werden, aber warum unterscheidet sich die Konsistenz der Gruppe? 10%?

Das Problem ist, dass während des Prozesses der Gruppenbildung und -integration die Temperatur inkonsistent ist, was zu unterschiedlichen Wirkungsgraden bei der Arbeit der Batterie führt, was zu inkonsistenten Batterien führt.

Darüber hinaus hat die unangemessene Lademethode des Akkus auch einen relativ großen Einfluss.

Herausforderung 6. Geschäftsmodelle für die Entwicklung, Nutzung und Förderung von Elektrofahrzeugen?

Elektrofahrzeuge bieten Benutzern nicht das gleiche Preis-Leistungs-Verhältnis wie Elektrofahrräder oder Mobiltelefone oder lösen Probleme für Benutzer. Das heißt, sie spiegeln nicht den Mehrwert der Benutzer wider. Die Benutzer sind am meisten besorgt darüber, welche Funktionen sie für die Verwendung von Elektrofahrzeugen benötigen.

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