Xu hướng phát triển của pin là gì?

Pin lithium bậc ba, còn được gọi là "pin lithium polymer bậc ba", là pin lithium sử dụng vật liệu cực âm bậc ba như oxit mangan coban lithium niken (NCM) hoặc oxit nhôm coban lithium niken (NCA). Cobalt, chủ yếu được sử dụng để ổn định cấu trúc phân lớp của vật liệu và cải thiện hiệu suất chu trình và tốc độ, là kim loại quý không thể thiếu trong pin ternary.

Chi phí luôn là trở ngại cho sự phát triển của thị trường xe năng lượng mới. Là thành phần chi phí cốt lõi, “pin điện” luôn là tâm điểm hy vọng giảm chi phí. Việc giảm tỷ lệ và hàm lượng coban trong pin lithium bậc ba tương ứng sẽ làm giảm chi phí tổng thể của phương tiện, làm giảm tác động của biến động giá coban đối với các công ty. Điều này sẽ cho phép các công ty chuyển từ cách tiếp cận chủ động sang cách tiếp cận phản ứng, điều này sẽ có lợi cho sự phát triển của thị trường phương tiện sử dụng năng lượng mới.

Pin trạng thái rắn-là một loại công nghệ pin. Không giống như pin lithium{2}}ion và lithium{3}}ion polyme thường được sử dụng, pin ở trạng thái rắn{4}}sử dụng điện cực rắn và chất điện phân rắn.

Vì cộng đồng khoa học tin rằng pin lithium{0}}ion đã đạt đến giới hạn nên pin-thể rắn gần đây được coi là loại pin thay thế tiềm năng cho pin lithium{2}}ion. Công nghệ pin lithium trạng thái rắn{4}}sử dụng hợp chất thủy tinh làm từ lithium và natri làm vật liệu dẫn điện, thay thế chất điện phân của pin lithium truyền thống, cải thiện đáng kể mật độ năng lượng của pin lithium.

Chất điện phân ở trạng thái rắn-có cửa sổ ổn định điện hóa cao, cho phép sử dụng chúng với vật liệu điện cực-có điện áp cao để tăng thêm mật độ năng lượng của pin. Chất điện phân ở trạng thái rắn-cũng có độ bền cơ học cao, ngăn chặn hiệu quả sự xâm nhập dendrite của lithium trong quá trình hoạt động của pin, giúp có thể sử dụng lithium kim loại, có mật độ năng lượng lý thuyết cao, làm vật liệu điện cực âm. Hạn chế của chất điện phân ở trạng thái rắn-(một thách thức phát triển hiện nay) là điện trở tiếp xúc rắn-rắn cực kỳ cao giữa điện cực và chất điện phân.

Pin phiến là một khái niệm thiết kế hoàn toàn mới, sử dụng các ô dài đồng thời loại bỏ giai đoạn mô-đun trung gian, tích hợp trực tiếp các ô vào hệ thống pin. Điều này giúp giảm trọng lượng và chi phí một cách hiệu quả, tương tự như công nghệ CTP (Cell-to{2}}Pack) của CATL. Trong khi đó, thiết kế cấu trúc pin của BYD vay mượn nguyên lý tấm nhôm tổ ong, sử dụng chất kết dính cấu trúc để cố định cell pin giữa hai lớp tấm nhôm, cho phép chính cell này hoạt động như một thành phần cấu trúc để tăng sức mạnh tổng thể của hệ thống.

(Pin vuông truyền thống VS pin Blade)

Sản phẩm của Công ty C có chiều dài 148 mm, dày 79 mm, cao 97 mm, bên trong có kết cấu cuộn tròn giống như một viên gạch. Pin dạng lưỡi dài 960 mm, dày 13,5 mm và cao 90 mm, có cấu trúc xếp chồng bên trong. Hình dạng dài và mỏng của nó giống như một lưỡi dao, do đó có tên là "pin lưỡi dao".

Quá trình xếp chồng bao gồm việc cắt các điện cực dương và âm thành các mảnh nhỏ, xếp chúng bằng một dải phân cách để tạo thành các ô pin nhỏ, sau đó xếp chồng và kết nối các ô nhỏ này song song để tạo thành một ô pin lớn. Đây là quy trình sản xuất pin Li{1}}ion.

Ví dụ: pin lithium dạng túi dựa vào việc "xếp chồng", chẳng hạn như xếp chồng hình chữ "Z"-. Đầu tiên, vật liệu làm điện cực dương và âm được cắt thành các tấm hình chữ nhật có cùng kích thước, sau đó xếp chồng lên nhau trên máy phân tách. Dải phân cách chạy theo hình chữ "Z" giữa các điện cực, tách chúng ra và cuối cùng được bọc trong bao bì nhựa-nhôm.

ACEY-SSM-CMáy xếp pinlà một thiết bị có thể được áp dụng cho quá trình xếp chồng các mảnh cực pin lithium{0}}ion. Quá trình tải phim thủ công, điều chỉnh vị trí mảnh cực tiếp theo và cán màng được hoàn thành tự động, có đặc tính hiệu quả cán màng cao và độ chính xác cao.

Quá trình xếp chồng rất phức tạp, chủ yếu là do việc cắt các tấm điện cực và dải phân cách. Tuy nhiên, hiệu suất cắt tấm điện cực thấp và khó duy trì tính nhất quán cao về chất lượng (-mặt cắt ngang, gờ, v.v.) và độ chính xác căn chỉnh không đủ. Điều này đặt ra yêu cầu cao về chất lượng của quá trình sản xuất. Đây là lý do chính khiến pin xếp chồng lên nhau không được phổ biến.

Công nghệ CTP, viết tắt của Cell To Pack, loại bỏ thiết kế mô-đun, tích hợp trực tiếp các tế bào vào bộ pin, sau đó được tích hợp vào sàn xe như một phần của cấu trúc tổng thể.

Cách tiếp cận này giúp giảm lượng vật liệu được sử dụng trong chính mô-đun, chẳng hạn như tấm bên, tấm cuối (các thành phần cấu trúc mô-đun) và dầm (cấu trúc hỗ trợ bộ pin) ban đầu được sử dụng để tách và kết nối các mô-đun. Điều này giúp đơn giản hóa đáng kể cấu trúc pin tổng thể, giải phóng không gian, cho phép tăng dung lượng bộ pin có cùng kích thước và giảm trọng lượng bộ pin, từ đó tăng mật độ năng lượng của pin và giảm chi phí.

Công nghệ CTP hiện có hai cách tiếp cận khác nhau. Có hai cách tiếp cận chính: Thứ nhất, loại bỏ hoàn toàn các mô-đun, được minh họa bằng Blade Battery của BYD; và thứ hai, việc tích hợp các mô-đun nhỏ thành các mô-đun lớn, được thể hiện bằng công nghệ CTP của CATL.

Pin BYD Blade so với CATL CTP

Công nghệ CTC, viết tắt của Cell to Chassis, được Zeng Yuqun, Chủ tịch CATL, mô tả tại Diễn đàn Sách Xanh Ô tô Trung Quốc như sau: "Công nghệ này tích hợp tế bào pin và khung xe với nhau, đồng thời tích hợp sâu hơn động cơ, hệ thống điều khiển điện tử và các thành phần điện áp cao-của xe như bộ chuyển đổi DC/DC và OBC thông qua một kiến trúc đổi mới. Công nghệ này cũng tối ưu hóa việc phân phối điện và giảm mức tiêu thụ năng lượng thông qua bộ điều khiển miền năng lượng thông minh. CTC sẽ cho phép các phương tiện sử dụng năng lượng mới cạnh tranh trực tiếp với phương tiện chạy xăng về mặt về chi phí, cung cấp nhiều không gian cho hành khách hơn và cải thiện khả năng vượt qua của khung gầm."

Ở một khía cạnh nào đó, CTC có thể được hiểu là một phần mở rộng hơn nữa của CTP. Cốt lõi của nó nằm ở việc loại bỏ mô-đun và quy trình đóng gói, tích hợp trực tiếp tế bào pin vào khung xe, đạt được mức độ tích hợp cao hơn.

Công nghệ truyền thống so với CTP so với CTC

Sự xuất hiện của CTC đã phá vỡ những hạn chế của PACK (công nghệ đóng gói) và liên quan trực tiếp đến khung gầm xe, thành phần cốt lõi quan trọng nhất của toàn bộ chiếc xe. Nó thể hiện lợi thế cốt lõi được các OEM tích lũy thông qua quá trình phát triển-dài hạn và là điều mà các công ty pin/công ty GÓI chuyên biệt khó phát triển độc lập. Vì vậy, một số nhà cung cấp pin hiện đang có kế hoạch phát triển khung gầm.

Tại sự kiện Giga Fest được tổ chức tại nhà máy ở Berlin năm ngoái, Tesla đã giới thiệu giải pháp Pin kết cấu 4680 (CTC)-bộ pin 4680 loại bỏ thiết kế mô-đun, với các tế bào được bố trí dày đặc trong khung xe. Nắp pin có chức năng kép là bịt kín pin và sàn xe, đồng thời ghế có thể được gắn trực tiếp lên bộ pin.

Từ pin ở trạng thái rắn-không chứa coban và{1}}có coban cho đến pin phiến, quy trình xếp chồng và giờ đây là các công nghệ tích hợp như CTP/CTC, quá trình phát triển công nghệ pin hiện tại thể hiện một chủ đề chính rõ ràng: theo đuổi mật độ năng lượng tối đa, chi phí thấp hơn và hiệu quả tích hợp cao hơn đồng thời đảm bảo an toàn.

Những công nghệ này không tồn tại riêng lẻ mà đan xen và phát triển cùng nhau. Ví dụ: công nghệ không chứa coban- nhằm giải quyết vấn đề tắc nghẽn về chi phí nguyên liệu thô; pin ở trạng thái rắn-được coi là giải pháp-thế hệ tiếp theo nhằm vượt qua những hạn chế về mật độ năng lượng và độ an toàn; pin phiến và quy trình xếp chồng đổi mới từ góc độ cấu trúc và sản xuất tế bào; Công nghệ CTP/CTC xác định lại mối quan hệ giữa pin và phương tiện từ góc độ tích hợp hệ thống và là một bước mang tính cách mạng nhằm cải thiện hiệu quả của gói và tối ưu hóa thiết kế phương tiện.

Liên hệ ngay