النظر إلى تطور صناعة بطارية الليثيوم في الصين من منظور معايير بطارية الليثيوم الوطنية

قبل عام 2013 ، على الرغم من أن العديد من المعايير في الصناعة وضعت متطلبات لسلامة بطاريات الليثيوم ، بما في ذلك متطلبات نقل بطاريات الليثيوم (UN38.3) ،متطلبات سلامة البطاريات المحمولة المغلقة (IEC 62133-2012)، مواصفات بطارية الهواتف المحمولة (GB / T18287-2013) ، الخ ، ولكن هذه المعايير إما ليست إلزامية أو ليست شاملة بما فيه الكفاية.

مع حدوث الحوادث المتكررة، بدأت الصناعة في الدعوة: حان الوقت لتنظيم الصناعة. في ديسمبر 2014،ظهرت "متطلبات السلامة للبطاريات الليثيوم-آيونية وحزم البطاريات للمنتجات الإلكترونية المحمولة" (GB31241-2014) في ظهور طال انتظاره، وصناعة بطاريات الليثيوم المختلطة أخيراً أدت إلى إعادة تشكيل.

المعايير الوطنية لبطاريات الليثيوم تدفع الإصلاحات التقنية في الصناعة

اختبار المعيار الجديد GB31241 لبطاريات الليثيوم لم يحقق أي تغطية زاوية ميتة.تعليمات التحذير، والمتانة) ، كما يقترح خصيصا اختبارات على بيئة حزمة البطارية وسلامة حزمة البطارية. أكثر من 30 اختبار، مثل الاختبارات،ومتطلبات سلامة دائرة حماية النظامكانت المعايير الوطنية الإلزامية الأكثر صرامة في ذلك الوقت. تمت أيضًا إضافة معايير بطاريات الليثيوم اللاحقة واستخراجها وتعديلها بناءً على هذا النموذج.

بالنسبة لشركات إنتاج بطاريات الليثيوم الكبيرة ، فإن إصدار المعيار الوطني للبطاريات الليثيوم له تأثير ضئيل على إنتاج الشركات ،لأن معدات إنتاج شركات بطاريات الليثيوم الكبيرة متفوقة نسبياً، وعملية الإنتاج صارمة نسبياً، بل تتجاوز المعايير الوطنية.المعايير الوطنية لبطاريات الليثيوم تضع متطلبات صارمة تقريبا لمنتجاتها وعملياتهايمكن القول أن المعيار الوطني لبطاريات الليثيوم هو أساسي ضمان لسلامة منتجات بطاريات الليثيوم.إنها تجبر الصناعة على تحديث المعدات وإحداث اختراقات تكنولوجية.

من أجل ضمان الاستخدام الآمن لبطاريات ليثيوم أيون، قام المصنعون بتصميم أداء سلامة البطاريات بدقة ودقة لتلبية معايير السلامة الوطنية:

1. اجتياز اختبارات مختلفة لسوء استخدام البيئة. إجراء تجارب مختلفة لسوء استخدام البطارية، مثل الدائرة القصيرة الخارجية، الزيادة في الشحن، الوخز بالإبر، الاصطدام، الحرق، الخ،للتحقيق في أداء البطارية للسلامة؛ إجراء تجارب صدمة درجة الحرارة وتجارب الأداء الميكانيكي مثل الاهتزاز والسقوط والصدمة للتحقيق في بيئة الاستخدام الفعلية للبطارية. أداء أدناه.

ثانياً، تبني الأبحاث والتطوير فيلم SEI متقدم.يمكن لفيلم SEI استهلاك جزء من أيونات الليثيوم وتقليل كفاءة الشحن والتفريغ لمادة الإلكترودالمادة تسبب الأضرار وتحسن بشكل كبير أداء الدورة وعمر الخدمة من الأقطاب الكهربائية.

3أبحاث وتطوير المواد الكهربائية الجديدةتستخدم معظم بطاريات ليثيوم أيون التجارية LiPF6 EC/DMC كمصدر كهربائي بسبب قيادتها الأيونية العالية واستقرارها الكهروكيماوي الجيدنظراً لمشاكل السلامة في بطاريات الليثيوم أيون الالكتروليت السائل مثل التسرب والانفجار، تم وضع البحوث على الكتروليتات الصلبة على جدول الأعمال.

رابعاً، استخراج مواد كاثودية جديدة للبطارية الليثيومية، كونها جوهر بطارية الليثيوم،وأدائها يؤثر بشكل مباشر على مؤشرات أداء بطارية الليثيوم الإلكترونيةبناءً على المتطلبات المختلفة لأداء بطاريات الليثيوم ، فإن مواد الكاثود الكاثودية للبطاريات الليثيومية الرئيسية المختلفة مناسبة للاستخدام في مختلف المجالات.يتنبأ الخبراء بأن حجم السوق لمواد بطارية الليثيوم الكاثودية من المتوقع أن يصل إلى 59.5 مليار يوان بحلول عام 2020

بطاريات الليثيوم ذات الطاقة التي تهيمن عليها المواد الثلاثية آخذة في الارتفاع

في سياق التوسع السريع لصناعة بطاريات الليثيوم، مواد الكاثود التي تحدد مؤشرات هامة مثل كثافة الطاقة،استقطبت عمر دورة و سلامة بطاريات الليثيوم اهتمام كبير من الصناعةفي الوقت الحاضر ، لا تزال مواد الأنود للبطاريات الليثيوم أيون مصنوعة أساسا من الجرافيت ، في حين أن مئة مدرسة من الفكر تتنافس في مجال مواد الكاثود.مواد مثل أكسيد الكوبالت الليثيوم، منغنيت الليثيوم، أكسيد الليثيوم النيكل الكوبالت، الليثيوم الفوسفات الحديدي، الخ.

وبالنسبة للمرحلة الحالية، لا تزال بطاريات الليثيوم الفوسفات الحديدي تحتل مكانة مهيمنة في السوق.سبب مهم هو أن مواد فوسفات الحديد الليثيوم لديها بنية أوليفين مستقرة، والتي تسمح نظريا لجميع الليثيوم في الهيكل ليتم إطلاقه، ولها عكسية جيدة في التحميل والتفريغ، وأداء الدورة ممتازة.لديها استقرار ريدوكس خارجية حرارية عالية، ومعدل الاحتفاظ بالقدرة لا يزال يصل إلى أكثر من 90٪ بعد أكثر من 300 دورة شحن وتفريغ.والاتساق أفضل من الليثيوم الفوسفات الحديدي، لكن أمنها ضعيف.

بالإضافة إلى ذلك، يعتقد معظم الشركات المصنعة في هذه الصناعة أن المواد الثلاثية ستصبح التيار الرئيسي للسوق في المستقبل.المواد الثلاثية لديها أداء أفضل في درجة حرارة منخفضة، وكما نعلم جميعا، إدارة درجة حرارة عالية أكثر ملاءمة من درجة حرارة منخفضة،ومن الصعب تحقيق تصميم إدارة الحرارة من درجة حرارة منخفضة إلى درجة حرارة عاليةمن ناحية أخرى ، فإن كثافة الطاقة ومنصة الجهد من المواد الثلاثية مرتفعة ، مما يساعد بشكل كبير في تحسين نطاق السفر للسيارات الكهربائية.بطاريات الليثيوم الفوسفات الحديدي دخلت في عنق الزجاجة في البحث والتطوير كثافة الطاقة.

في المستقبل ، يجب أن تتطور بطاريات ليثيوم أيون في اتجاه السلامة العالية وكثافة الطاقة العالية والعمر الطويل والموثوقية العالية والتكلفة المنخفضة. من بينها ، السلامة هي الأولوية الأولى.سياسة الدعم الجديدة مرتبطة بكثافة طاقة البطاريات، مما يؤدي إلى العديد من الشركات المصنعة التي تسعى عمياء كثافة الطاقة العالية.

على أساس ضمان الأمن، فإن خفض التكاليف وتحسين الأداء هو السبيل الوحيد. بعض شركات تصنيع البطاريات تزيد من كثافة الطاقة عن طريق زيادة حجم البطارية.في ظل الظروف الحالية، فإن كثافة الطاقة لنظام بطارية الليثيوم الثلاثية 21700 يمكن أن تصل إلى حوالي 300Wh / kg ، وهو أعلى بنسبة 20٪ من 250Wh / kg لنظام بطارية الليثيوم 18650.زيادة في سعة خلية البطارية تعني أن نفس الطاقة، بحيث على الرغم من زيادة وزن وتكلفة خلية واحدة، يتم تقليل وزن وتكلفة نظام البطارية PACK.

ومع ذلك، فإن زيادة حجم البطارية بشكل أعمى ليست حلاً طويل الأجل. في الوضع الحالي للفن، لا يمكن تحقيق كثافة طاقة عالية وعمر دورة طويل في نفس الوقت.وتشير التقديرات إلى أن كل زيادة 10% في القدرة، سيتم تقليل عمر دورة البطارية بنحو 20٪ ؛ سيتم تقليل معدل الشحن - التفريغ بنحو 30 ~ 40٪ ؛ في نفس الوقت ، ستحصل البطارية على ارتفاع في درجة الحرارة بنحو 20٪.إذا واصلت زيادة الحجم، سوف تواجه خطر التضحية بالسلامة. لذلك فمن الأولوية القصوى لتوجيه الصناعة إلى فهم صحيح لبطاريات الليثيوم الثلاثية،تجنب السعي عمياء كثافة الطاقة العالية، وتحسين السلامة

يتأخر تطوير السيارات الكهربائية عن التوقعات، وتصبح بطاريات الليثيوم الخيار المثالي لتكنولوجيا تخزين الطاقة

وفقًا لـ "خطة تطوير صناعة السيارات ذات الطاقة المستهلكة والطاقة الجديدة (2012-2020) " ، من المخطط بحلول عام 2020 ،وسوف تصل طاقة إنتاج السيارات الكهربائية الخالصة والسيارات الهجينة القابلة للشحن إلى 2 مليونفي سياق سياسة الطاقة المزدوجة الجديدة وتحول صناعة السيارات،تظهر منتجات المركبات المحلية للطاقة الجديدة في تيار لا ينتهي ويتم تحديثها بسرعة، ولكن أدائها التكلفي لا يزال لا يمكن أن تلبي تماما الاحتياجات الفعلية، وتكلفة السيارات الكهربائية، وخاصة تكلفة مجموعات البطارية لا تزال تتجاوز عبء المستهلكين العاديين..مع انخفاض الدعم للمركبات الجديدة للطاقة، وتأثر بعوامل مثل تباطؤ النمو الاقتصادي، والاحتكاكات التجارية الصينية الأمريكية، والطلب المحلي الضعيف،الوضع المحرج من "سيارات جديدة تبيع بشكل جيد، ولكن ليس مربحة" استمرت في التنظيم في الربع الثالث.

وبصفة عامة، تعاني معظم شركات السيارات الجديدة للطاقة من تراكم المنتجات الناتج عن ضعف السوق.هناك العديد من شركات السيارات المحلية الجديدة لا تزال في مرحلة "ppt" من تصنيع السياراتفي مواجهة تشديد سياسات الدعم، وزيادة الحد الأدنى لمدى السفر وكثافة طاقة البطارية،عدم القدرة على تحقيق الإنتاج الضخم والتسليم أدى إلى صعوبات في التمويل. مشكلة كبيرة. يمكن أن نرى أن تطوير السيارات الكهربائية المحلية لا يزال متخلفا عن توقعات الشعب الصيني. مع "الغزو الكبير للعلامات التجارية الأجنبية،ستكون المنافسة في سوق السيارات المحلية للطاقة الجديدة أكثر شدة في المستقبل.

في مجال تخزين الطاقة ، تم تأسيس هيمنة بطاريات ليثيوم أيون بشكل راسخ.تم إصدار المعيار الوطني "بطاريات ليثيوم أيون لتخزين طاقة الطاقة" (GB/T 36280-2018) وسيتم تنفيذه في يناير 2019من المتوقع أن تؤدي صناعة تخزين الطاقة إلى تنمية سريعة لأن تكنولوجيا البطارية تؤدي إلى انخفاض تكلفة بطاريات الليثيوم وزيادة كثافة الطاقة.