¿Interpretación en profundidad de la dirección futura de las baterías de energía en forma de panal y las baterías de energía diaria?
El 8 de febrero de 2018, Honeycomb Energy, una nueva empresa de tecnología en el campo de las baterías, celebró su segundo Battery Day con el tema "Creando el futuro con Bee Speed". Este día de la batería realmente me dio muchas sorpresas. En la conferencia de prensa, Honeycomb Energy publicó su estrategia “600” para 2025 y cuatro estrategias de apoyo, anunciando la capacidad de producción global de la compañía en 2025.
1. Capacidad de producción
El punto más importante de este Battery Day es el ambicioso objetivo de la capacidad de producción. Como se mencionó anteriormente, Hive Energy aumentará la capacidad de producción global a 600 GWh en 2025. ¿Qué concepto? GWh es la unidad de potencia eléctrica, es decir, 1 GWh = 10.000 kilovatios hora, que son 10.000 kilovatios hora. Entonces, si lo conviertes, ¿sabes cuán grande es este orden de magnitud? Por lo tanto, para lograr este objetivo, se necesita una estrategia práctica que lo respalde. Para garantizar la realización del objetivo estratégico de capacidad de producción, Honeycomb Energy ha propuesto cuatro estrategias de apoyo principales: innovación de categoría, fabricación inteligente de IA, socios ecológicos de Beechain e innovación de capital para respaldar el objetivo estratégico "600" desde las cuatro dimensiones de producto, fabricación inteligente, cadena de suministro e implementación de capital.
Pero ¿por qué son 600 en lugar de 700 u 800? De hecho, también se calcula en base a datos. Algunas organizaciones industriales predicen que para 2025, la demanda total de baterías de litio para la electrificación del transporte mundial y el almacenamiento de energía en el sector energético superará los 1,8 TWh. 1TWh=1000GWh. Hive Energy tiene como objetivo capturar el 25% de la cuota de mercado global. Según una tasa de utilización de la capacidad del 75%, es 1800 GWh × 0,25/0,75 = 600 GWh, por lo que ha surgido el objetivo de capacidad de producción global de 600 GWh.
2. Productos
Las baterías Dagger de calidad de producto son un foco importante de este Día de la Batería. Son una nueva categoría de baterías lanzada por Honeycomb Energy para seguir las tendencias de la industria. Al igual que la conocida batería de cuchillas de BYD, la longitud de la cuchilla es más corta, pero la forma sigue siendo similar. En el futuro, Honeycomb Energy se centrará en el despliegue de palas cortas eléctricas globales, cubriendo productos de baterías de pala corta de tamaño completo desde L300-L600, cubriendo el rango de carga global de 1,6-4C, cubriendo todo, desde automóviles de pasajeros hasta almacenamiento de energía, comerciales. vehículos, maquinaria de ingeniería, Los escenarios de uso global de tranvías que no son de alta velocidad cubren tranvías ternarios y sin cobalto. Aquí L600 representa la longitud de la hoja de 600 mm y 4C representa la velocidad de carga. Una comprensión simple es dividir 1 hora por el número anterior a c. 4C significa que se necesitan 1/4 de hora para cargarse por completo, y 0,2C significa que se necesitan 1/0,2=5 horas para cargarse por completo.
Al mismo tiempo, Honeycomb Energy también proporciona tecnología sistemática e innovación de productos para todas las categorías de baterías Dagger, incluida la tecnología de carga rápida Beesu 4C, un sistema de batería de 800 V orientado al futuro y una tecnología de gestión térmica eficiente adaptada a las necesidades del consumidor. Plataforma de alto voltaje de 800 V, tecnología de barrera térmica Lengfeng, etc. , para garantizar la alta seguridad, el alto rendimiento y la alta eficiencia de fabricación de las baterías de daga.
Hoy en día, los nombres de las baterías son muy diversos, como baterías sin cobalto, baterías de gelatina, baterías de láminas, baterías 4680, baterías CTP, baterías CTC, etc. , lo que confunde mucho al consumidor medio. De hecho, aunque estas baterías tienen varios nombres, siempre que comprenda la lógica de los nombres, podrá adivinarla la próxima vez que un fabricante presente un nuevo nombre de batería. Simplemente divido la lógica de denominación de estas baterías en tres categorías:
La primera lleva el nombre de la forma de la batería. Sabemos que las baterías Blade reciben su nombre por su forma plana y alargada que parece una cuchilla.
La batería 4680 significa una batería cilíndrica, 46 significa que el diámetro del círculo inferior es de 46 mm y 80 significa que la altura del cilindro es de 80 mm. Entonces, por analogía con 4680, debes saber qué significan 18650 y 21700. El último 0 representa el tipo de cilindro y los primeros cuatro números describen el tamaño del cilindro.
El segundo tipo de batería blade se denomina según la forma del paquete de batería, como batería CTP y batería CTC. Sabemos que la estructura de una batería de energía es generalmente celda) → módulo → paquete de batería La celda es la unidad más pequeña y el módulo está compuesto de celdas. Para mejorar la seguridad de todo el sistema de batería, el paquete de batería se compone de módulos, pero actualmente es un dilema si los módulos son necesarios. Retire los módulos e integre las celdas directamente en el paquete de batería, que es CTP (Cell to). Pack). Ventajas Reduce los espacios entre módulos y aumenta la densidad de energía volumétrica de todo el paquete de baterías.
Sin embargo, sin módulos, se imponen mayores requisitos a la seguridad y fiabilidad de las células individuales. En el pasado, si había un problema con la batería, se podía controlar en un módulo local a través del sistema de gestión de batería BMS para evitar afectar a todo el paquete de batería. Sin embargo, si hay un problema con una batería después de retirar el módulo, puede afectar a toda la batería. Por lo tanto, antes se utilizaban generalmente baterías relativamente seguras, como las de fosfato de hierro y litio.
A continuación, CTC (Cell to Chassis) es una forma más radical. Las celdas de la batería se integran directamente en el chasis del vehículo e incluso se retira la batería. Tesla ya está a la vanguardia con esta tecnología. Planean integrar la batería 4680 directamente en la estructura de la carrocería, lo que reducirá en gran medida el peso del vehículo y mejorará enormemente su rendimiento y autonomía.
Tesla ha desarrollado anteriormente una tecnología de fundición a presión integrada, que ha reducido considerablemente el número de piezas de vehículos. CTC se dará cuenta de esto en el futuro y Tesla realmente se dará cuenta de que menos es más. Por supuesto, actualmente empresas como Volkswagen y Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. también están explorando y experimentando con la tecnología de la ruta CTC. Queda por ver si realmente se puede incorporar a la producción en masa.
El tercer tipo lleva el nombre de los materiales de electrodos positivos y negativos o materiales de electrolitos. Cuando hablamos de baterías sin cobalto, nos referimos a que ya no se añade cobalto al material del cátodo. Los amigos que saben de vehículos eléctricos deben saber que existen dos tipos de baterías: fosfato de hierro y litio y litio ternario, que son los materiales del electrodo positivo.
¿Qué es el litio ternario? Los principales son el níquel, cobalto y manganeso de NCM y el níquel, cobalto y aluminio de NCA. La tendencia actual es aumentar la proporción de níquel y reducir el contenido de cobalto. ¿Por qué hiciste esto? Porque aumentar la proporción de níquel es muy útil para aumentar la densidad de energía de la batería, pero un contenido demasiado alto de níquel también tiene desventajas, que reducirán la estabilidad y el ciclo de vida de la batería. La función del cobalto es suprimir microscópicamente el caos causado por los iones de níquel y garantizar el ciclo de vida de la batería. Si el cobalto es tan importante, ¿por qué eliminarlo? La razón es que el cobalto es caro y escaso, por lo que todas las partes están buscando buenas formas de sustituir el papel del cobalto. Honeycomb Energy tiene tres tecnologías negras principales a este respecto:
La primera es la tecnología de dopaje catiónico, que puede aumentar el voltaje límite superior de los materiales. Reemplazaron el cobalto con dos elementos misteriosos con enlaces químicos más fuertes para crear una fuerte conexión entre los iones de níquel y litio, mejorando significativamente la estabilidad y la densidad de energía del material y reduciendo los costos.
La segunda es la tecnología monocristalina, que puede mejorar la seguridad y la vida útil de las baterías. Las baterías requieren un laminado de alta intensidad durante la producción de piezas polares. Después del laminado de materiales ternarios policristalinos tradicionales con alto contenido de níquel, las partículas obviamente se rompen, lo que provoca graves problemas de seguridad debido a la reacción entre el ánodo y el electrolito, y la estructura del material colapsará. En comparación, el monocristal es mucho más estable y la vida útil de la célula es un 70% más larga que la de las células ternarias policristalinas con alto contenido de níquel.
El tercero es el recubrimiento de nanoredes, que puede mejorar el rendimiento del ciclo de materiales bajo alta presión. En el proceso de síntesis de materiales sin cobalto, los científicos cubrieron una capa de nanoóxido sobre la superficie del manganato de níquel-litio monocristalino, lo que equivale a usar una capa fina. Debido a la barrera de este "recubrimiento", se reduce la reacción entre el ánodo y el electrolito. La vida útil del ciclo ha mejorado enormemente.
Por supuesto, volviendo al nombre, la batería de gelatina es un nuevo tipo de batería de litio con electrolito gelatinoso, que tiene las características de alta conductividad, autocuración y retardo de llama. Puede lograr el rendimiento eléctrico y el rendimiento de seguridad de la batería y evitar la difusión de calor sin degradar apenas el rendimiento eléctrico. También vale la pena mencionar que la batería NCM Dagger L600 de Honeycomb Energy basada en tecnología de batería de gelatina ha pasado con éxito la prueba de acupuntura y no se incendia ni fuma. La densidad energética alcanza los 230Wh/kg.
De hecho, esta forma gelatinosa puede entenderse como una forma excesiva antes del éxito de las baterías de estado sólido, es decir, las de estado semisólido, que se puede decir que es una ruta técnica relativamente prometedora en la actualidad.
Los anteriores son algunos consejos sobre nombres de baterías que he resumido. Por supuesto, también hay muchos análisis técnicos. Aunque muchos términos químicos no son fáciles de entender, podemos ver que nuestras propias empresas de tecnología de baterías de marca están utilizando estas tecnologías negras de vanguardia para crear puntos de referencia para la nueva era en el futuro y llevar a toda la industria a un nivel superior. Esto merece nuestros elogios y aliento.
Como vector energético, no sólo debemos mirar su aporte o mérito durante la etapa de “servicio”, sino también prestar atención a un problema grave, es decir, cuando no pueden seguir brindando de manera sostenida. y potencia estable para los vehículos, ¿Cuál será el destino de ?
Los últimos datos de la Alianza de Innovación de la Industria de Baterías Automotrices de China muestran que en 2020, el volumen total de baterías eléctricas retiradas en mi país será de aproximadamente 200.000 toneladas, y este número aumentará a 780.000 toneladas en 2025. . El próximo período de fin de vida útil de las baterías eléctricas y las limitaciones de los recursos de litio significan que el reciclaje de las baterías de litio es imperativo.
¿Cómo orientar las políticas?
El 27 de agosto de este año, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información emitió las "Medidas para la gestión de la utilización en escalera de baterías eléctricas para vehículos de nueva energía" emitidas conjuntamente por el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, el Ministerio de Ciencia y Tecnología, Ministerio de Ecología y Medio Ambiente, Ministerio de Comercio y Administración Estatal de Regulación del Mercado. Las "Medidas" proponen que se aliente a las empresas de utilización secundaria a cooperar con la producción de vehículos de nueva energía, la producción de baterías eléctricas, el reciclaje y desmantelamiento de vehículos de motor desechados y otras empresas para fortalecer el intercambio de información y utilizar los canales de reciclaje existentes para reciclar eficientemente baterías eléctricas usadas para utilización secundaria. . Alentar a los fabricantes de baterías eléctricas a participar en el reciclaje y la utilización en cascada de baterías eléctricas usadas.
¿Es la utilización escalonada la solución óptima?
Aquí vemos una palabra llamada utilización escalonada, entonces, ¿qué es la utilización escalonada? De hecho, es fácil de entender. Un ejemplo simple de la vida: la batería del automóvil con control remoto está agotada, pero se puede usar durante mucho tiempo después de quitarla y colocarla en el control remoto del aire acondicionado. Esto no solo maximiza la efectividad de la batería, sino que también. También extiende todo el ciclo de vida de la batería. En términos generales, una vez que la energía de la batería desciende al 80%, no puede satisfacer la demanda de energía para vehículos de nueva energía y debe eliminarse. Si la batería se desecha y recicla directamente cuando todavía tiene un 80% de energía y miles de ciclos de vida, habrá un enorme desperdicio de recursos. Cómo aprovechar al máximo el valor de las baterías eléctricas retiradas se convertirá en el centro de atención de todas las partes. Este comportamiento también es considerado por las empresas como una medida eficaz para reducir costes y aumentar la eficiencia, e incluso se ha convertido en un nuevo negocio para algunas empresas para aumentar los ingresos. Los resultados de la investigación muestran que la tasa de utilización de baterías de iones de litio retiradas para vehículos eléctricos alcanza el 60% y el valor de la utilización en cascada es enorme.
Después de varios años de investigación y exploración, los campos de aplicación de la utilización en cascada de baterías de energía en mi país se han centrado en el almacenamiento de energía del sistema de energía, la energía de respaldo de la estación base de comunicaciones, los vehículos eléctricos de baja velocidad y la energía doméstica distribuida pequeña. almacenamiento, y alumbrado público complementario eólico y solar, vehículos de carga móvil, montacargas eléctricos y otros campos relacionados.
En general, los sistemas de almacenamiento de energía a gran escala tienen una gran demanda de baterías. Sin embargo, dado que las baterías a menudo provienen de diferentes vehículos, si el verdadero estado y el ciclo de vida de estas baterías no pueden entenderse desde diferentes canales, es posible. No solo afectará el almacenamiento de energía. El efecto puede incluso ser un peligro para la seguridad. Y actualmente se cree que la forma más factible es desmontar el paquete de baterías en celdas individuales, luego probar y confirmar el rendimiento antes de usarlo como almacenamiento de energía.
Los pasos para utilizar y reciclar baterías eléctricas desechadas incluyen los siguientes:
(1) Reciclaje de baterías
(2) Desmontaje del paquete de baterías para obtenerlas; celdas de batería;
(3) Descarte las celdas de batería disponibles;.
(4) Emparejar y volver a ensamblar las celdas de la batería en un paquete de baterías.
(5) Integración, operación y mantenimiento del sistema
En este proceso, desmontaje y inspección El proceso de montaje no solo requiere mucho tiempo y mano de obra, sino que también es muy costoso si solo se utiliza mano de obra. Al mismo tiempo, las estructuras actuales de baterías de energía de varias empresas son diferentes. Las baterías con diferentes estructuras, como las baterías ternarias, las baterías de fosfato de hierro y litio e incluso las baterías de manganato de litio, no solo tienen diferentes rendimientos, sino que también tienen grandes diferencias en la vida útil. Todos estos son obstáculos que hay que superar al utilizarlo paso a paso.
Entonces, aunque a nivel nacional se fomenta el uso en cascada de baterías de desecho, existe una forma más tosca: el desmantelamiento directo. Para aquellos que apoyan el desmontaje directo, la gente cree que la tecnología actual para la utilización en cascada no está madura, no se pueden garantizar los problemas de seguridad durante la utilización en cascada y el costo de inversión es demasiado alto, lo que va en contra de la intención original. Además, a medida que aumentan los precios de las materias primas de níquel y cobalto, la eficiencia a escala de recursos del desmantelamiento y reciclaje directo es mucho mayor que la de la utilización en cascada.
Entonces, ¿se utiliza en cascada o se desmonta directamente? En este momento, es posible que sea necesario analizar en detalle cuestiones específicas. Actualmente, las principales baterías eléctricas del mercado se dividen principalmente en baterías de fosfato de hierro y litio y baterías de litio ternarias. El rendimiento de seguridad de las baterías ternarias de litio no está garantizado y es difícil utilizarlas para almacenar energía. Sin embargo, con el aumento de los precios de las materias primas, resulta rentable desmontar directamente las baterías ternarias de litio. Por el contrario, para las baterías de fosfato de hierro y litio, el desmantelamiento directo no tiene el beneficio de escala de los recursos, y entrar en la utilización en cascada puede ser un mejor destino y opción.
Algunos expertos predicen que para 2030, el reciclaje de baterías ternarias y de fosfato de hierro y litio se convertirá en un mercado valorado en cientos de miles de millones. Calculado en base a los precios actuales, el espacio de reciclaje acumulado de baterías ternarias alcanzará los 654,38+030,5 mil millones de yuanes de 2020 a 2030, de 2020 a 2030, el espacio de mercado acumulado para la utilización/reciclaje en cascada de baterías de fosfato de hierro y litio alcanzará los 6,8/163 mil millones; yuanes respectivamente.
¿Qué hizo la empresa?
En la actualidad, la industria nacional de reciclaje y utilización en cascada de baterías eléctricas todavía se encuentra en la "etapa primaria" y es necesario explorar más modelos comerciales nuevos, pero algunas empresas previsoras ya han implementado la industria del reciclaje de baterías eléctricas. :
En el campo del desmontaje y reciclaje de baterías, BYD adopta una estrategia integral de tres pasos de desmontaje preciso, reciclaje de materiales y activación y regeneración. Entre ellos, las materias primas como polvo de material anódico, grafito catódico, colector de corriente de lámina de cobre, colector de corriente de lámina de cobre, carcasa, placa de cubierta, accesorios de plástico y otras materias primas se obtienen mediante un desmontaje preciso. </