"صورة" للتصنيع المسبق لبطاريات الطاقة

يتوسع طلب السوق على بطاريات تخزين الطاقة والطاقة المتطورة ، والسعي لتحقيق كثافة طاقة أعلى يدفع مصنعي بطاريات الطاقة إلى تطبيق تقنيات جديدة ، مما يتحدى باستمرار "سقف" الصناعة.قد تصبح مزايا المنتج التي أحدثتها التغييرات التكنولوجية الجديدة نقطة انطلاق جديدة لشركات البطاريات للتنافس على قوة الخطاب في سلسلة التوريد.

من حيث الأقطاب الكهربائية ، باعتبارها "حاوية" لتخزين أيونات الليثيوم ، فإن اختيار مواد قطب كهربائي جديدة ذات سعة أعلى هو وسيلة مباشرة لكسر "سقف" الطاقة.بالإضافة إلى العمل الجاد على مواد "الحاوية" نفسها ، تعد عملية إزالة الصخر المسبق للأقطاب الكهربائية طريقة فعالة لتحسين السعة الكلية وكثافة الطاقة للبطارية بشكل مباشر.

ومع ذلك ، خلال فترة "توسيع الإنتاج على نطاق واسع" ، يعتمد الإنتاج الضخم لبطاريات الطاقة بشكل أساسي على استخدام مواد آمنة وناضجة صناعيًا ، ولا يزال تصنيع مواد قطب كهربائي جديدة في مهده.نظرًا لأن التوسع في الإنتاج يقترب من نهايته ، فمن الأفضل تعزيز تنفيذ تقنية ما قبل التحجيم استنادًا إلى عمليات التصنيع الحالية.

تكنولوجيا الليثيوم قبل القطب الموجب سهلة القطب السالب

أثناء عملية الشحن الأولى لبطارية الليثيوم ، سيقلل الإلكتروليت ويتحلل على سطح القطب السالب ، مكونًا طبقة واجهة طور إلكتروليت صلبة (SEI) ، تستهلك أيونات الليثيوم ، مما يؤدي إلى انخفاض الدورة الأولية وكفاءة كولوم (ICE) ، مما يقلل من قدرة وكثافة طاقة بطارية الليثيوم.يتم تحقيق الليثيوم المسبق عن طريق إضافة الليثيوم لتقليل فقد أيونات الليثيوم ، وتحقيق تأثير تحسين سعة البطارية وكثافة الطاقة.

فيما يتعلق بالتصنيع ، فإن مكملات الليثيوم للأقطاب الكهربائية السلبية مباشرة ولكنها صعبة.حاليًا ، يتمثل المسار الرئيسي في تكميل الليثيوم المختزل ، والذي يمكن تحقيقه من خلال رقائق الليثيوم أو مسحوق الليثيوم أو الإضافات.

تكمن الصعوبة في صعوبة عملية إضافة الليثيوم للقطب السالب.بيئة إعداد القطب الحالي رطبة ، بينما تقليل الليثيوم له تفاعل عالي ، والذي يتضمن تثبيت وتعديل سطح الليثيوم المختزل.بالإضافة إلى صعوبة العملية ، إذا لم يلعب الليثيوم المختزل الإضافي دور الليثيوم المسبق ، فسيتم تحويله إلى ليثيوم ميت ، مما يؤدي إلى تطور الليثيوم.

يحقق القطب الموجب "مكملات الليثيوم غير المباشرة" عن طريق إضافة مكملات الليثيوم ، وهو أكثر توافقًا مع عمليات تصنيع بطاريات الليثيوم الحالية.عن طريق إضافة مكمل الليثيوم ، يتم دفع أيونات الليثيوم إلى القطب السالب أثناء الشحن.يجب أن يتمتع ملحق الليثيوم ذو القطب الموجب المثالي بخصائص الطاقة النوعية العالية والاستقرار والتوافق مع نظام مادة البطارية.

الإنزال المتتالي لبراءات الاختراع

باعتبارها "مضمار سباق" للتكنولوجيا الجديدة لتحقيق زيادة أخرى في كثافة طاقة البطارية ، فإن شركات بطاريات الطاقة وشركات المواد "طموحة" لتكنولوجيا ما قبل الليثيوم ، وقد أطلقت تباعاً مخططات براءات الاختراع حول تقنية ما قبل الليثيوم.

من منظور تخطيط براءات الاختراع للمؤسسات ذات الصلة ، استكشفت العديد من الشركات تقنية التصغير المسبق للأقطاب الكهربائية الموجبة والأقطاب السالبة.ومع ذلك ، من منظور الجدوى ، فإن تصنيع مكملات الليثيوم ذات الإلكترود الإيجابي أقل صعوبة في التنفيذ ، ويمكن تعزيز التصنيع الإضافي حول براءات الاختراع ذات الصلة.

تضمنت براءة اختراع صادرة عن Ningde Times في عام 2021 طريقة تخليق لعوامل تجديد من سبائك السيليكون والليثيوم.يغطي موقع إضافة عوامل تجديد الليثيوم سطح القطب الموجب ، ومجمع التيار ، وبين الأقطاب الموجبة ، والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير من الكفاءة الأولية للبطارية (من أقل من 80٪ إلى ما يقرب من 100٪) ، وعمر الدورة ، وبشكل فعال تمنع توسع البطارية.

في عام 2021 ، أصدرت شركة Guoxuan High Tech أيضًا براءتي اختراع بشأن مكمل الليثيوم الإلكترود الإيجابي ، وهما مكمل الليثيوم من أكسيد الجرافين الكوبالت وأكسيد الليثيوم الإيجابي للقطب الكهربائي ومكمل الليثيوم الإيجابي للقطب الكهربائي المنخفض التكلفة.

في عام 2020 ، أصدرت شركة Nano الألمانية براءة اختراع لطريقة تخليق الليثيوم الفريت كمكمل ليثيوم القطب الموجب (غني بالليثيوم).بالإضافة إلى ذلك ، درس نانومتر الألماني أيضًا طريقة رش المغنطرون لعامل مكمل الليثيوم للإلكترود الموجب إلى جهاز طحن الكرة السلائف للإلكترود الموجب ، ثم تكليس المادة الأولية للحصول على مادة القطب الموجب.

بدء تصنيع مكملات الليثيوم

فيما يتعلق بالتصنيع ، أظهرت مكملات الليثيوم ذات الإلكترود الإيجابي إمكانات تطبيق كبيرة ، وبدأت الشركات في طريق تصنيع مكملات الليثيوم ذات القطب الموجب.

في 26 فبراير ، تم وضع الإنتاج السنوي لـ 20000 طن من مشروع وكيل مكملات الليثيوم (المرحلة الأولى) لشركة Nanometer الألمانية الفرعية Chuangyu رسميًا في الإنتاج في Qujing ، Yunnan.من المفهوم أن هذا المشروع هو حاليًا أول مشروع مكمل للليثيوم للإلكترود الإيجابي في العالم لتحقيق الإنتاج الضخم.صرحت شركة German Nano أنها في المستقبل ستسرع من عملية بناء المرحلة الثانية من مشروع Qujing Chuangjie ملحق الليثيوم بإنتاج سنوي قدره 20000 طن ومشروع Chengdu Chuangjie Lithium Supplement بإنتاج سنوي 5000 طن.

بالإضافة إلى ذلك ، بعد افتتاح العام الجديد من Yanyi New Material ، تم الكشف عن أن مكملات الليثيوم ذات القطب الموجب LNO و LFO المطورة بشكل مستقل قد تم شحنها في الإنتاج الضخم في عام 2022 ، وتم الاعتراف بها من قبل كبار العملاء الدوليين والمحليين.كانت سعة خلية تحديق المنتج تعادل حوالي 5 جيجا واط في الساعة.رتبت Yanyi Materials مشروعًا جديدًا لمكملات الليثيوم ومشروع معهد أبحاث في Wuxi ، وستضيف حوالي 10000 طن من سعة مكملات الليثيوم عند الانتهاء من المشروع.

مع التوسع التدريجي للأقطاب الكهربائية السالبة القائمة على السيليكون والطلب على مكملات الليثيوم للطاقة المتطورة وبطاريات تخزين الطاقة ، أصبح الليثيوم المسبق تدريجياً اتجاه تطوير رئيسي لبطاريات الليثيوم.

حاليًا ، لا تزال تقنية ما قبل الليثيوم في الصناعة في مرحلة الاستكشاف ، ولكن مع الإنتاج الضخم لمكملات الليثيوم ، أصبح تطبيق الليثيوم المسبق في متناول اليد.وفقًا للتوقعات ذات الصلة ، بحلول عام 2025 ، قد يتجاوز سوق مكملات الليثيوم 10 مليارات يوان.بدأ السباق حول مكمل الليثيوم ، وهو جزء جديد من المضمار ، بالفعل.لا يزال غير معروف ما إذا كان المبتدئون يواصلون القيادة ، أو ما إذا كان المتأخرون قد اتخذوا خطوة مفاجئة إلى القمة.