1 põhimaterjalisüsteem
Positiivne elektroodimaterjal
Kolm elemendi materjali (NCM\/NCA):
Nikkel (NI) suurendab võimsust, koobalt (CO) stabiliseerib struktuuri ja mangaani\/alumiinium (MN\/Al) suurendab ohutust. Kõrge nikli sisu (näiteks NCM811, NCA) on trend, kuid termiline stabiilsuse väljakutse on märkimisväärne.
Tehnilised raskused: kui nikli sisu on suurem kui 90%, on tsükli elu ja gaasi tootmisega olulisi probleeme.
Liitium -raudfosfaat (LFP):
Kõrge ohutus ja madalad kulud, kuid madala energiatihedusega (~ 160wh\/kg). BYD Blade'i akud on tüüpiline struktuuriline uuendus, mis parandab juhtivust nanotehnoloogia ja süsinikkatte kaudu.
Rikkalik liitiummangaani alus:
Teoreetiline võime on suurem kui 300 mAh\/g, kuid pinge sumbumise probleemid ja madal esimene efekt tuleb veel lahendada.
Negatiivne elektroodimaterjal
Grafiit:Peavoolulahus, spetsiifiline maht ~ 372mAh\/g, teoreetilise piiri lähedal.
Ränipõhine negatiivne elektrood: theoretical capacity reaches 4200mAh/g, but volume expansion (>300%) põhjustab kehva jalgrattasõitu. Lahus sisaldab nano räni süsiniku komposiit ja poorset konstruktsiooni disaini.
Liitiummetalli negatiivne elektrood:Potentsiaalne võimalus tahkispatareide jaoks, kuid dendriidi probleem on tugev.
Elektrolüüt
Vedel elektrolüüt:SEI -filmi parandamiseks on vaja liitiumheksafluorofosfaat (Lipf6) ning SEI -filmi parandamiseks on vaja lisaaineid nagu riskikapital ja FEC.
Tahke oleku elektrolüüdid:Oksiid (llzo), sulfiid (LGP -d) ja polümeer (PEO) koos ioonide juhtivusega (10 ⁻³ ~ 10 ⁻² s\/cm) ja liidese takistus on peamised kitsaskohad.
Diafragma
Polüolefiini (PE\/PP) baaskile suundumus on hõrenev (<10 μ m)+ceramic coating to enhance heat resistance. The uniformity of pore size in wet process is better than that in dry process.
2 raku struktuuri disain
Silindrilised akurakud (näiteks 21700, 4680)
Tesla 4680 võtab kasutusele tablesi kujunduse, mis vähendab sisemist vastupidavust 50%, kuid täispulgakõrva laserkeevitusprotsess on keeruline.
Ruudukujuline akuelementi
Virnastamine (CATL) vs mähis (BYD), virnastamine on 5% suurem energiatihedus, kuid madalam tootmise efektiivsus. CTP (Cell to Pack) tehnoloogia välistab moodulid ja saavutab rühmituse efektiivsuse üle 75%.
Pehme pakkide aku.
Alumiiniumist plastpakend, kerge, kuid halva mehaanilise tugevusega. General Motors Ultium platvorm võtab vastu "paindliku" kujunduse.
3 tootmisprotsessi võtmepunkti
Elektroodide katmine:Pinna tiheduse järjepidevuse kõrvalekalle peaks olema väiksem kui ± 1,5%ja kuivad elektroodid (näiteks kvantpilt) võivad lahusteid kõrvaldada.
Polaarrull vajutab:Tihe tihedus mõjutab ioonide difusiooni ja grafiidi negatiivsed elektroodid on tavaliselt 1. 6-1. 8g\/cm ³.
Süstimine ja moodustumine:Pärast vaakumi süstimist nõuab SEI-kile moodustumine mitmeastmelist laadimist ja tühjendamist (näiteks 0. 02C aeglane laadimine).
Kuivatuskontroll:Niiskusesisaldus peaks olema väiksem kui 500 ppm, et vältida LiPF6 hüdrolüüsimist ja HF genereerimist.
4 Läbimurre tipptasemel tehnoloogias
Ülimalt kõrge nikli positiivne elektrood:Monokristalliline+gradient doping (näiteks Al\/mg) parandab stabiilsust.
Komposiitvoolu koguja:PET -substraat+vask\/alumiiniumkate (näiteks CATL), vähendades kaalu 40% ja parandades ohutust.
Literi -eelne tehnoloogia:Positiivne elektroodi liitiumi lisamine (li ₂ nio ₂) või negatiivne elektroodi liitiumfoolium, et kompenseerida esimese efekti kadu.
Kuiv elektrood:Tesla omandamine Maxwell soodustab lahustivabu protsesse, vähendades energiatarbimist 80%.
5 väljakutset ja suundumusi
Energiatihedus:Vedelate akude teoreetiline piir on umbes 350wh\/kg, samas kui tahkis akud võivad ületada 500wh\/kg.
Kiire laadimistehnoloogia:Räni negatiivse elektroodi+ülijuhtivat elektrolüüti saab 15 minutiga laadida 80% -ni, kuid liitiumi sademete oht tuleb maha suruda.
Ringlussevõtumajandus:Koobalti ja nikli märja taastumise efektiivsus on suurem kui 98%, kuid LFP aku ringlussevõtu jaoks tuleb välja töötada odavaid lahendusi.
6 Tööstusahela vaatenurgast
Seadmed:Kattemasina täpsus ulatub ± 1 μm ja mähise kiirus on suurem kui 3m\/s (juhtiv intelligentne).
Maksumus:LFP akurakud on vähendatud<80/kWh, while ternary battery cells are around 100/kWh.