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Come migliorare la densità energetica delle batterie al litio?

2023-04-13
L'adozione di nuovi sistemi di materiali, la messa a punto della struttura delle batterie al litio e il miglioramento delle capacità di produzione sono le tre fasi principali per gli ingegneri di ricerca e sviluppo per mostrare loro ...

L'adozione di nuovi sistemi di materiali, la messa a punto della struttura delle batterie al litio e il miglioramento delle capacità di produzione sono le tre fasi principali in cui gli ingegneri di ricerca e sviluppo possono dimostrare le proprie capacità. Spiegheremo le due dimensioni di monomero e sistema nella parte seguente.

 

Ⅰ. La densità energetica delle celle della batteria al litio dipende principalmente dalla svolta del sistema chimico

 

1. Aumentare le dimensioni delle batterie elettriche: i produttori di batterie elettriche possono aumentare le dimensioni della batteria originale per ottenere l'effetto dell'espansione della capacità. L'esempio più familiare è quello di Tesla, una nota azienda di auto elettriche che era la il primo a usare Batteria al litio ferro fosfato 18650 e sostituirà il nuovo Batteria al litio 21700.

 

Tuttavia, il "grasso" o la "crescita" della cella della batteria è solo una cura temporanea, non una cura permanente. Il metodo per prelevare stipendi dal fondo del bollitore è trovare la tecnologia chiave per aumentare la densità di energia dai materiali positivi e negativi che costituiscono la cella della batteria e la composizione dell'elettrolita.

 

2. Cambiamenti nel sistema chimico delle batterie al litio: come accennato in precedenza, la densità energetica delle batterie elettriche è limitata dagli elettrodi positivi e negativi della batteria. Al momento, la densità di energia del materiale dell'elettrodo negativo è molto più alta di quella dell'elettrodo positivo, quindi è necessario aggiornare continuamente il materiale dell'elettrodo positivo per migliorare la densità di energia.

 

(1) Catodo ad alto contenuto di nichel: i materiali ternari si riferiscono generalmente alla grande famiglia degli ossidi di nichel cobalto litio manganato. Possiamo modificare le prestazioni delle batterie elettriche modificando il rapporto dei tre elementi di nichel, cobalto e manganese.

 

(2) Anodo silicio-carbonio nella figura: la capacità specifica dei materiali anodici a base di silicio può raggiungere i 4200 mAh/g, che è molto superiore alla capacità specifica teorica degli anodi di grafite di 372 mAh/g, quindi è diventata un potente sostituto degli anodi di grafite.

 

(3) Attualmente, l'uso di materiali compositi silicio-carbonio per migliorare la densità energetica delle batterie elettriche è diventato una delle direzioni di sviluppo riconosciute dal settore per i materiali anodici delle batterie al litio. La Model 3 rilasciata da Tesla utilizza un anodo di silicio-carbonio.

 

3. In futuro, se si desidera superare ulteriormente il limite di 350 Wh / kg di una singola cella, i colleghi del settore potrebbero dover concentrarsi sul sistema di batterie elettriche negative al litio metallico, ma ciò significa anche il cambiamento e il miglioramento dell'intera produzione di batterie processi. Si può vedere da diversi materiali ternari tipici che la proporzione di nichel è sempre più alta e la proporzione di cobalto è sempre più bassa. Maggiore è il contenuto di nichel, maggiore è la capacità specifica della cella. Inoltre, a causa della scarsità di risorse di cobalto, l'aumento della percentuale di nichel ridurrà l'uso di cobalto.

 

Ⅱ. Densità energetica del sistema al litio delle batterie: migliora l'efficienza del gruppo dei pacchi batteria

 

1. Il test di gruppo dei pacchi batterie elettriche è la capacità delle batterie elettriche "leoni d'assedio" di organizzare truppe per singole celle e moduli. È necessario sfruttare al massimo ogni centimetro di spazio sulla base della sicurezza.

 

2. Il "dimagrimento" del pacco batterie elettrico comprende principalmente i seguenti modi:

(1) Ottimizza la struttura del layout: in termini di dimensioni complessive, il layout interno del sistema può essere ottimizzato per rendere più compatto ed efficiente il layout delle parti interne del pacco batteria elettrico.

 

(2) Ottimizzazione della topologia: realizziamo progetti di riduzione del peso con la premessa di garantire rigidità, resistenza e affidabilità strutturale attraverso il calcolo della simulazione. Attraverso questa tecnologia, è possibile realizzare l'ottimizzazione della topologia e l'ottimizzazione della morfologia e, infine, aiutare a realizzare il peso leggero della scatola della batteria.

 

(3) Selezione dei materiali: possiamo scegliere materiali a bassa densità. Ad esempio, il coperchio superiore del pacco batterie elettrico è gradualmente cambiato dal tradizionale coperchio superiore in lamiera al coperchio superiore composito, che può ridurre il peso di circa il 35%. Per la scatola inferiore del pacco batterie, si è gradualmente passati dallo schema tradizionale in lamiera allo schema dei profili in alluminio, riducendo il peso di circa il 40% e l'effetto di leggerezza è evidente.

 

(4) Progettazione integrata dell'intero veicolo: la progettazione integrata dell'intero veicolo e la progettazione strutturale dell'intero veicolo devono essere pienamente considerate e le parti strutturali devono essere condivise e condivise il più possibile, come l'anti- design di collisione, per ottenere il massimo della leggerezza.

 

Le batterie elettriche sono prodotti molto completi. Se vuoi migliorare un aspetto della performance, puoi sacrificare altri aspetti della performance. Questa è la base per comprendere la progettazione e lo sviluppo della batteria. Le batterie elettriche di alimentazione sono dedicate ai veicoli, quindi la densità energetica non è l'unica misura della qualità della batteria.

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