Bateries-sense cobalt
Les bateries de liti ternàries, també conegudes com a "bateries de liti de polímers ternaris", són bateries de liti que utilitzen materials de càtode ternari com l'òxid de manganès de níquel cobalt de liti (NCM) o l'òxid d'alumini de níquel cobalt de liti (NCA). El cobalt, utilitzat principalment per estabilitzar l'estructura en capes del material i millorar el rendiment del cicle i la velocitat, és un metall preciós indispensable a les bateries ternàries.
El cost sempre ha estat un obstacle per al desenvolupament del mercat de vehicles d'energia nova. Com a component bàsic del cost, la "bateria de potència" sempre ha estat un focus d'esperança per a la reducció de costos. La reducció de la proporció i el contingut de cobalt a les bateries de liti ternàries reduirà corresponentment el cost global del vehicle, debilitant l'impacte de les fluctuacions del preu del cobalt a les empreses. Això permetrà a les empreses passar d'un enfocament proactiu a un enfocament reactiu, cosa que beneficiarà el desenvolupament del mercat de vehicles d'energia nova.
Bateries d'-estat sòlid
Les bateries-sòlides són un tipus de tecnologia de bateries. A diferència de les bateries d'ions de liti-i polímers-d'ions de liti que s'utilitzen habitualment, les bateries-sòlides utilitzen elèctrodes sòlids i electròlits sòlids.
Com que la comunitat científica creu que les bateries d'ions de liti-han assolit els seus límits, les bateries d'estat sòlid-s'han vist recentment com a successors potencials de les bateries d'ions-liti. La tecnologia de bateries de liti-sòlid utilitza un compost de vidre fet de liti i sodi com a material conductor, substituint l'electròlit de les bateries de liti tradicionals, millorant significativament la densitat d'energia de les bateries de liti.
Els electròlits d'estat-sòlid tenen una finestra d'estabilitat electroquímica elevada, cosa que els permet utilitzar-los amb materials d'elèctrodes d'alt-tensió per augmentar encara més la densitat d'energia de la bateria. Els electròlits d'estat sòlid també posseeixen una gran resistència mecànica, suprimint eficaçment la penetració de la dendrita de liti durant el cicle de la bateria, cosa que permet utilitzar liti metàl·lic, que té una alta densitat d'energia teòrica, com a material d'elèctrode negatiu. Un inconvenient dels electròlits d'estat sòlid-(un repte de desenvolupament actual) és la resistència de contacte sòlid-extremadament alta entre l'elèctrode i l'electròlit.
Bateria Blade
La bateria blade és un concepte de disseny completament nou que utilitza cèl·lules llargues alhora que elimina l'etapa del mòdul intermedi, integrant directament les cèl·lules al sistema de bateries. Això redueix de manera efectiva el pes i el cost, de manera similar a la tecnologia CTP (Cell-to-Pack) de CATL. Mentrestant, el disseny de l'estructura de la bateria de BYD pren en préstec el principi de les plaques d'alumini de bresca, utilitzant un adhesiu estructural per fixar la cel·la de la bateria entre dues capes de plaques d'alumini, permetent que la cèl·lula actuï com a component estructural per augmentar la força general del sistema.
(Bateries quadrades tradicionals VS bateries Blade)
El producte de l'empresa C fa 148 mm de llarg, 79 mm de gruix i 97 mm d'alçada, amb una estructura interna enrotllada, semblant a un maó. La pila de la bateria de la fulla fa 960 mm de llarg, 13,5 mm de gruix i 90 mm d'alçada, amb una estructura interna apilada. La seva forma llarga i prima s'assembla a una fulla, d'aquí el nom de "bateria de fulla".
Procés d'apilament
El procés d'apilament consisteix a tallar els elèctrodes positius i negatius en trossos petits, apilar-los amb un separador per formar petites cel·les de bateria i després apilar i connectar aquestes petites cel·les en paral·lel per formar una gran cel·la de bateria. Aquest és un procés de fabricació de cèl·lules de bateries d'ions de li-.
Per exemple, les bateries de liti de bossa depenen de l'"apilament", com ara un apilament en forma de "Z"-. Primer, els materials de l'elèctrode positiu i negatiu es tallen en làmines rectangulars de la mateixa mida i després s'apilen en un separador. El separador funciona en forma de "Z" entre els elèctrodes, separant-los i, finalment, s'embolica en un envàs de plàstic d'alumini-.
ACEY-SSM-CMàquina d'apilament de bateriesés un dispositiu que es pot aplicar al procés d'apilament de peces de pila de-ió de liti. El procés de càrrega manual de la pel·lícula, la correcció posterior de la posició de la peça polon i la laminació es completa automàticament, que té les característiques d'alta eficiència de laminació i alta precisió.
El procés d'apilament és complex, principalment a causa del tall de les làmines de l'elèctrode i el separador. Tanmateix, el rendiment de tall de la làmina d'elèctrode és baix, i és difícil mantenir una gran consistència en la qualitat (-secció transversal, rebaves, etc.) i la precisió d'alineació és insuficient. Això imposa grans exigències a la qualitat del procés de fabricació. Aquesta és la principal raó per la qual les bateries apilades no s'han generalitzat.
CTP/CTC
La tecnologia CTP, abreviatura de Cell To Pack, elimina el disseny del mòdul, integrant directament les cèl·lules en un paquet de bateries, que després s'integra al sòl del vehicle com a part dels components estructurals generals.
Aquest enfocament redueix la quantitat de material utilitzat al mòdul en si, com ara plaques laterals, plaques finals (components estructurals del mòdul) i bigues (estructures de suport del paquet de bateries) que s'utilitzaven originalment per separar i connectar mòduls. Això simplifica molt l'estructura general de la bateria, allibera espai, permet augmentar la capacitat de la bateria de la mateixa mida i redueix el pes de la bateria, augmentant així la densitat d'energia de la bateria i reduint el cost.
La tecnologia CTP actualment té dos enfocaments diferents. Hi ha dos enfocaments principals: primer, l'eliminació completa dels mòduls, exemplificada per la bateria Blade de BYD; i segon, la integració de mòduls petits en mòduls grans, representats per la tecnologia CTP de CATL.
Bateria BYD Blade vs CATL CTP
La tecnologia CTC, abreviatura de Cell to Chassis, va ser descrita per Zeng Yuqun, president de CATL, al China Automotive Blue Book Forum de la següent manera: "Aquesta tecnologia integra la cèl·lula de la bateria i el xassís, i integra encara més el motor, el sistema de control electrònic i els components d'alta tensió del vehicle com ara convertidors DC/DC i OBC mitjançant una arquitectura innovadora que optimitza el consum d'energia i també optimitza el consum d'energia. El controlador CTC permetrà que els vehicles d'energia nova competeixin directament amb els vehicles de gasolina en termes de cost, oferirà més espai als passatgers i millorarà la pasabilitat del xassís.
En cert sentit, el CTC es pot entendre com una extensió més del CTP. El seu nucli radica a eliminar el mòdul i el procés d'embalatge, integrant directament la cèl·lula de la bateria al xassís del vehicle, aconseguint un major grau d'integració.
Tecnologia tradicional vs. CTP vs. CTC
L'aparició del CTC trenca amb les limitacions del PACK (tecnologia pack) i implica directament el xassís del vehicle, el component bàsic més crític de tot el vehicle. Representa un avantatge bàsic acumulat pels OEM a través del desenvolupament-a llarg termini i és una cosa que les empreses de bateries/empreses especialitzades PACK troben difícil de desenvolupar de manera independent. Per tant, alguns proveïdors de bateries estan planejant ara el desenvolupament del xassís.
A l'esdeveniment del Giga Fest celebrat a la seva fàbrica de Berlín l'any passat, Tesla va mostrar la seva solució 4680 Structural Battery (CTC)-la bateria 4680 elimina el disseny del mòdul, amb les cèl·lules densament disposades al xassís del vehicle. La coberta de la bateria té la doble funció de segellar la bateria i el terra del vehicle, i els seients es poden muntar directament a la bateria.
Des de bateries d'estat-sòlid-i lliure de cobalt fins a bateries blade, processos d'apilament i tecnologies ara integrades com CTP/CTC, el desenvolupament actual de la tecnologia de les bateries presenta un tema principal clar: aconseguir la màxima densitat energètica, un cost més baix i una major eficiència d'integració alhora que garanteix la seguretat.
Aquestes tecnologies no existeixen de manera aïllada sinó que s'entrellacen i evolucionen juntes. Per exemple, la tecnologia lliure de cobalt-pretén resoldre el problema del coll d'ampolla dels costos de les matèries primeres; Les bateries d'estat sòlid-es veuen com la solució de propera-generació per trencar els colls d'ampolla de la densitat energètica i la seguretat; les bateries de fulles i els processos d'apilament innoven des de la perspectiva de l'estructura cel·lular i la fabricació; La tecnologia CTP/CTC redefineix la relació entre bateries i vehicles des de la perspectiva de la integració del sistema, i és un pas revolucionari per millorar l'eficiència del paquet i optimitzar el disseny del vehicle.
