1 سیستم اصلی مواد
ماده الکترود مثبت
سه ماده عنصر (NCM/NCA):
نیکل (NI) ظرفیت را افزایش می دهد ، کبالت (CO) ساختار را تثبیت می کند ، و منگنز/آلومینیوم (MN/AL) ایمنی را افزایش می دهد.} زیاد نیکل (مانند NCM811 ، NCA) یک روند است ، اما چالش پایداری حرارتی قابل توجه است.}}}
مشکل فنی: وقتی محتوای نیکل از 90 ٪ بیشتر باشد ، در مورد عمر چرخه و تولید گاز مسائل قابل توجهی وجود دارد {1}
لیتیوم آهن فسفات (LFP):
ایمنی بالا و کم هزینه ، اما چگالی انرژی کم (160 wh/kg).} باتری های تیغه BYD یک نوآوری ساختاری معمولی هستند که هدایت را از طریق فناوری نانو و پوشش کربن بهبود می بخشد {2.
پایه منگنز لیتیوم غنی:
ظرفیت نظری بیشتر از 300mAh/g است ، اما مشکلات ضعف ولتاژ و اثر اول پایین باقی مانده است تا حل شود .
ماده الکترود منفی
گرافیت:راه حل جریان اصلی ، ظرفیت خاص 372mAh/g ، نزدیک به حد نظری .
الکترود منفی مبتنی بر سیلیکون: theoretical capacity reaches 4200mAh/g, but volume expansion (>300 ٪) منجر به دوچرخه سواری ضعیف می شود. محلول شامل کامپوزیت کربن نانو سیلیکون و طراحی ساختار متخلخل .
الکترود منفی فلز لیتیوم:یک گزینه بالقوه برای باتری های حالت جامد ، اما مشکل دندریت شدید است {{1}
الکترولیت
الکترولیت مایع:لیتیوم هگزافلوئوروفسفات (LIPF6) مؤلفه اصلی است و مواد افزودنی مانند VC و FEC برای بهبود فیلم SEI . نیاز است
الکترولیت های حالت جامد:اکسید (LLZO) ، سولفید (LGPs) و پلیمر (PEO) ، با هدایت یون (10 ⁻ 10 ⁻ درجه سانتی متر) و امپدانس رابط به عنوان تنگناهای کلیدی .
دیافراگم
روند فیلم پایه پلی الیفین (PE/PP) نازک است (<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 طراحی ساختار سلولی
سلولهای باتری استوانه ای (مانند 21700 ، 4680)
Tesla 4680 یک طراحی سفره را اتخاذ می کند ، که مقاومت داخلی را 50 ٪ کاهش می دهد ، اما فرآیند جوشکاری لیزر گوش کامل پیچیده است .
سلول باتری به شکل مربع
Stacking (CATL) در مقابل سیم پیچ (BYD) ، انباشت 5 ٪ تراکم انرژی بالاتر اما راندمان تولید پایین تر. CTP (سلول به بسته) فناوری ماژول ها را از بین می برد و به بازده گروه بندی بیش از 75 {3. دست می یابد
سلول باتری بسته نرم
بسته بندی پلاستیکی آلومینیومی ، سبک وزن اما با قدرت مکانیکی ضعیف.} پلت فرم جنرال موتورز Ultium یک طرح "انعطاف پذیر" را اتخاذ می کند .
3 نقطه اصلی فرآیند تولید
پوشش الکترود:انحراف قوام چگالی سطح باید کمتر از 1 {1 {1} 5} 5 ٪ باشد و الکترودهای خشک (مانند کوانتوم منظره) می توانند حلال ها را از بین ببرند.
فشار دادن غلتک قطبی:تراکم تراکم بر انتشار یون تأثیر می گذارد ، و الکترودهای منفی گرافیت معمولاً 1.6-1.8 g/cm ³ .}
تزریق و شکل گیری:پس از تزریق خلاء ، شکل گیری فیلم SEI نیاز به شارژ و تخلیه چند مرحله ای دارد (مانند 0. 02C شارژ آهسته).
کنترل خشک کردن:میزان رطوبت باید کمتر از 500ppm باشد تا از هیدرولیز شدن LIPF6 و تولید HF {{2} جلوگیری شود
4 موفقیت در فناوری برش
الکترود مثبت نیکل فوق العاده بالا:مونوکریستالی+دوپینگ شیب (مانند آل/میلی گرم) ثبات را بهبود می بخشد .
جمع کننده فعلی کامپوزیت:بستر حیوان خانگی+پوشش مس/آلومینیوم (مانند CATL) ، کاهش وزن 40 ٪ و بهبود ایمنی .
فناوری قبل از لیتیشن:مکمل لیتیوم الکترود مثبت (Li ₂ Nio ₂) یا فویل لیتیوم الکترود منفی برای جبران از دست دادن اثر اول {{0}
الکترود خشک:کسب تسلا از Maxwell فرآیندهای بدون حلال را ترویج می کند و میزان مصرف انرژی 80 ٪. را کاهش می دهد
5 چالش و روند
چگالی انرژی:حد نظری باتری های مایع در حدود 350 ساعت در کیلوگرم است ، در حالی که باتری های حالت جامد ممکن است از 500WH/kg {3.
فناوری شارژ سریع:الکترود منفی سیلیکون+الکترولیت ابررسانا در 15 دقیقه می تواند به 80 ٪ شارژ شود ، اما خطر بارش لیتیوم باید سرکوب شود .
اقتصاد بازیافت:راندمان بهبودی مرطوب کبالت و نیکل بیشتر از 98 ٪ است ، اما راه حل های کم هزینه برای بازیافت باتری LFP.}} توسعه داده می شود
6 از منظر زنجیره صنعتی
تجهیزات:دقت دستگاه پوشش به 1 میکرومتر ± می رسد و سرعت دستگاه سیم پیچ از 3 متر در ثانیه (پیشرو هوشمند) بیشتر است {{2}
هزینه:سلولهای باتری LFP به<80/kWh, while ternary battery cells are around 100/kWh.