Ülemaailmse energia muundamise suures laines on energiasalvestuse tehnoloogia kui peamine tugi enneolematuid muutusi ja areng. Liitiumakud on silmapaistva jõudlusega muutunud praeguse energiasalvestusvälja selgroogiks. Pidev tehnoloogiline uuendus on süstinud liitiumpatareide rakendamisel energiasalvestuse valdkonnas uut elujõudu, käivitades uue energiasalvestuse ajastu.
Uued materjalid juhivad jõudluse hüpet
Kõrge nikli positiivne elektroodimaterjal suurendab energiatihedust
Liitiumpatareide energiatihedus on teadlaste jaoks alati tähelepanu keskmes olnud. Viimastel aastatel on kõrge nikli katoodimaterjalide uurimisel ja arendamisel tehtud märkimisväärseid läbimurdeid. Traditsiooniliste kolmekomponentide liitiumaku katoodimaterjalides määravad aku jõudluse nikli, koobalti, mangaani (või alumiiniumi) erinevad proportsioonid. Tehnoloogia arendamise abil on nikli sisu suurendamine muutunud võtmeteeks energiatiheduse parandamiseks. Kõrge nikli kolmekomase materjali (näiteks NCM811, NCA jne) tekkimine on märkimisväärselt suurendanud akude spetsiifilist mahtu. Võttes näitena NCM811, on selle nikli sisu koguni 80%. Võrreldes madala nikli materjalidega, võib see pakkuda kõrgemat pingeplatvormi, mis parandab oluliselt liitiumakude energiatihedust. Mõne toote energiatihedus on ületanud 300WH\/kg. See tähendab, et sama mahu ja kaalu korral saavad liitiumpatareisid säilitada rohkem elektrienergiat, pannes kindla aluse energiasalvestussüsteemide miniaturiseerimiseks ja tõhusaks arendamiseks. Näiteks mõnes hajutatud energiasalvestusprojektis, mis nõuavad rangeid ruumi- ja kaaluvajadusi, saavad liitiumaaku energia salvestussüsteemid kõrge nikli positiivse elektroodimaterjali kasutavad süsteemid säilitada piiratud ruumis piisavalt elektrit, et rahuldada kasutajate elektrienergiavajadusi.
Ränipõhiste negatiivsete elektroodimaterjalide jõudluspiiri laiendamine
Negatiivsete elektroodimaterjalide valdkonnas on ränipõhised materjalid viimastel aastatel muutunud teadusuuringute levialaks, kuna nende ülikõrge teoreetiline spetsiifiline võimsus (kuni 4200mAh\/g, mis on palju suurem kui traditsiooniliste grafiiditagatiivsete elektroodide 372 mAh\/g). Ränipõhised materjalid ulatuvad laengu- ja tühjendusprotsesside ajal siiski tugeva mahu laienemise (kuni 300% -400%), põhjustades elektroodi struktuuri kahjustusi ja lühendanud tsükli eluiga. Selle probleemi lahendamiseks on teadlased muutnud ränipõhiseid materjale selliste tehnikate kaudu nagu nanotehnoloogia ja komposiitide abil. Näiteks räni nanoosakeste kombineerimine süsinikmaterjalidega südamiku kesta või poorsete struktuuride moodustamiseks ei saa mitte ainult räni mahumuutused puhverdada laengu- ja tühjendusprotsesside ajal, vaid parandada ka materjali juhtivust. Nende tehnoloogiliste täiustuste kaudu on ränipõhiste negatiivsete elektroodimaterjalide kasutamine liitiumakudena järk-järgult küpsenud. Ränipõhised negatiivsed elektroodimaterjalid kasutavad liitiumpatareisid ei saa mitte ainult aku energiatihedust märkimisväärselt suurendada, vaid parandada ka aku kiiret laadimisvõimet teatud määral. Eeldatakse, et ränipõhised negatiivsed elektroodimaterjalid kasutatakse lähiaastatel laialdaselt keskmise ja tipptasemel liitiumakutooteid, laiendades veelgi liitiumpatareide jõudluspiiri energiasalvestuses.
Aku struktuuri optimeerimine tervikliku jõudluse suurendamiseks
Virnastatud konstruktsioon parandab aku jõudlust
Traditsioonilised liitiumakud võtavad sageli kasutusele haavastruktuuri, millel on kõrge tootmise efektiivsus, kuid aku järjepidevuse, ohutuse ja tsükli tööea osas on teatud piirangud. Lamineeritud struktuur kui uut tüüpi akustruktuuri kujundus on viimastel aastatel pööranud üha enam tähelepanu. Virnastatud konstruktsioon suudab tõhusalt vähendada aku sisemist takistust ning parandada laadimis- ja tühjendamise efektiivsust, virnastades järjestikku positiivsed ja negatiivsed elektroodiplaadid ning eraldaja ning seejärel kapseldades need. Vahepeal parandatakse aku järjepidevust elektroodide lehtede suuruse ja asukoha parema juhtimise tõttu märkimisväärselt. Ohutuse osas võib lamineeritud struktuur vähendada akude kohalikku ülekuumenemisnähtust laadimise ja tühjendamise ajal ning vähendada termilise põgenemise riski. Lisaks toimib patareide virnastatud struktuur ka tsükli tööajaga hästi, vastates pika aku pikkuse energiaallikate nõuetele. Praegu on lamineeritud konstruktsioonide kasutuselevõtuks hakanud mõned tipptasemel energiaallika liitiumakutooted. Tehnoloogia pideva küpsuse ja kulude vähendamise korral eeldatakse, et lamineeritud struktuurid kasutatakse laialdaselt energiasäästu liitiumakude valdkonnas.
Integreeritud pakend suurendab aku usaldusväärsust
Akude pakenditehnoloogia on ka nende jõudluse ja töökindluse jaoks ülioluline. Liitiumpatareide traditsioonilisel pakendimeetodil on selliseid probleeme nagu halb tihendus jõudlus ja vastuvõtlikkus väliste keskkonnamõjude suhtes. Nende probleemide lahendamiseks on tekkinud integreeritud pakenditehnoloogia. Integreeritud pakenditehnoloogia võtab vastu täielikult moodustatud kesta, mis tihendab täielikult aku positiivseid ja negatiivseid elektroode, elektrolüüti ja muid komponente suletud ruumis, takistades tõhusalt elektrolüütide leket ja väliste lisandite sissetungi. Samal ajal suudab integreeritud pakendistruktuur paremini vastu võtta aku sisemise rõhumuutuste laadimise ja tühjendamise ajal, parandades aku ohutust ja töökindlust. Lisaks võib integreeritud pakend vähendada aku kogukaalu ja mahtu ning parandada aku energiatihedust. Mõnedes välistingimustes energiasalvestusprojektides saab integreeritud pakitud liitiumaaku energiasalvestussüsteemide kasutamine paremini kohaneda karmi looduskeskkonnaga ja tagada energiasalvestussüsteemi stabiilse töö.
Tootmisprotsesside täiendamine soodustab tööstuse arengut
Arukas tootmine parandab tootmise tõhusust ja kvaliteeti
Tööstuse 4 edenemisega. Intelligentsed tootmised on saavutanud intelligentse ja automatiseeritud juhtimise liitiumaku tootmisprotsessi üle, tutvustades selliseid täiustatud tehnoloogiaid nagu automaatikaseadmed, robotid ja tehisintellekt. Akuelementide tootmisprotsessis saab automatiseeritud katteseadmed täpselt juhtida katte paksust ja elektroodide läga ühtsust, parandades elektroodide lehtede kvaliteeti; Robotid saavad akuelementide monteerimisprotsessi ajal saavutada ülitäpse töö, vähendada käsitsi vigu, parandada tootmise tõhusust ja toote järjepidevust. Akumooduli ja süsteemi kokkupanekuprotsessis saab intelligentne tootmistehnoloogia saavutada automatiseeritud materjalide jaotus, moodulite kokkupanek ja süsteemide testimine, tootmistsükli oluliselt lühendamine ja tootmise tõhususe parandamine. Samal ajal saavad intelligentsed tootmissüsteemid suurandmete analüüsi ja tehisintellekti algoritmide kaudu jälgida tootmisprotsessi erinevaid parameetreid, avastada ja lahendada probleeme tootmisprotsessis õigeaegselt ning parandada toote kvaliteeti ja saagikust. Näiteks on sellised tööstusharu juhid nagu CATL intelligentsete tehaste ehitamisega märkimisväärselt parandanud liitiumpatareide tootmist ja kvaliteeti, edendades kogu liitiumaku tööstuse arengut.
Roheline tootmine saavutab säästva arengu
Rohelise arengu globaalse propageerimise taustal on liitiumaku tootmisprotsesside roheline muutumine muutunud ka oluliseks trendiks tööstuse arendamisel. Roheline tootmine nõuab energiatarbimise ja saasteainete heitkoguste minimeerimist liitiumpatareide tootmisprotsessis ja ressursside ringlussevõtu saavutamisel. Tooraine hanke protsessis pööravad ettevõtted rohkem tähelepanu tooraine jätkusuutlikkusele ja keskkonnasõbralikkusele ning eelistavad toorainete valimist, mis on toodetud roheliste ja keskkonnasõbralike protsesside abil. Tootmisprotsessi käigus võetakse energiatarbimise vähendamiseks selliseid meetmeid nagu tootmisprotsessi optimeerimine ja energiasäästlikud seadmed. Näiteks võib uute kuivatamistehnoloogiate ja kuumtöötluse protsesside kasutuselevõtt vähendada energiatarbimist, tagades samal ajal toote kvaliteedi. Saasteainete ravi osas on ettevõtted suurendanud oma jõupingutusi selliste saasteainete kontrollimiseks nagu heitgaas, reovesi ja jäätmejäätmed, võttes kasutusele täiustatud reostuskontrolli tehnoloogiad saasteainete standardsete heitkoguste saavutamiseks. Samal ajal viivad mõned ettevõtted aktiivselt läbi liitiumpatareide ringlussevõtu ja kasutamist. Tõhusate ringlussevõtutehnoloogiate abil saab liitiumpatareides selliseid väärtuslikke metalle nagu liitium, koobalt ja nikkel taaskasutada ja taaskasutada, vähendades sõltuvust uutest ressurssidest, vähendades keskkonnareostust ja moodustades jätkusuutliku tööstusliku arengu mudeli.