1 핵심 재료 시스템
양의 전극 재료
세 가지 요소 재료 (NCM\/NCA) :
니켈 (NI)은 용량을 향상시키고 코발트 (CO)는 구조를 안정화 시키며 망간\/알루미늄 (MN\/AL)은 안전성을 향상시킵니다. 높은 니켈 함량 (NCM811, NCA 등)은 트렌드이지만 열 안정성 문제는 중요합니다.
기술 난이도 : 니켈 함량이 90%보다 큰 경우 사이클 수명 및 가스 생산에는 중요한 문제가 있습니다.
리튬 철 포스페이트 (LFP) :
높은 안전성 및 저렴한 비용이지만 낮은 에너지 밀도 (~ 160wh\/kg). BYD 블레이드 배터리는 나노 기술 및 탄소 코팅을 통해 전도도를 향상시키는 전형적인 구조적 혁신입니다.
풍부한 리튬 망간베이스 :
이론적 용량은 300mAh\/g보다 크지 만 전압 감쇠와 낮은 첫 번째 효과의 문제는 여전히 해결되어야합니다.
음의 전극 재료
석묵:주류 솔루션, 특정 용량 ~ 372mAh\/g, 이론적 한계에 가깝습니다.
실리콘 기반 음성 전극 : theoretical capacity reaches 4200mAh/g, but volume expansion (>300%)는 사이클링이 불량합니다. 이 솔루션에는 나노 실리콘 탄소 복합재 및 다공성 구조 설계가 포함됩니다.
리튬 금속 음극 전극 :솔리드 스테이트 배터리의 잠재적 옵션이지만 수상 돌기 문제는 심각합니다.
전해질
액체 전해질 :리튬 헥사 플루오로 포스페이트 (LIPF6)는 주요 구성 요소이며, SEI 필름을 개선하기 위해 VC 및 FEC와 같은 첨가제가 필요하다.
고체 전해질 :이온 전도도 (10 ⁻³ ~ 10 ℃\/cm)를 갖는 산화물 (LLZO), 황화물 (LGPS) 및 중합체 (PEO) 및 인터페이스 임피던스가 핵심 병목 현상이된다.
횡격막
폴리올레핀 (PE\/PP) 기본 필름의 경향은 얇아지고있다.<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 셀 구조 설계
원통형 배터리 셀 (예 : 21700, 4680)
Tesla 4680은 표제 설계를 채택하여 내부 저항을 50%감소시킬 수 있지만 최대 기둥 귀 레이저 용접 공정은 복잡합니다.
사각형 모양의 배터리 셀
스태킹 (CATL) 대 와인딩 (BYD), 스태킹은 에너지 밀도가 5% 높지만 생산 효율은 낮습니다. CTP (Cell to Pack) 기술은 모듈을 제거하고 75%이상의 그룹화 효율을 달성합니다.
소프트 팩 배터리 셀
알루미늄 플라스틱 포장, 경량이지만 기계적 강도가 좋지 않습니다. General Motors Ultium 플랫폼은 "유연한"디자인을 채택합니다.
3 제조 공정의 주요 지점
전극 코팅 :표면 밀도의 일관성 편차는 ± 1.5%미만이어야하며 건조 전극 (예 : 양자 스케이프)은 용매를 제거 할 수 있습니다.
극 롤러 프레스 :압축 밀도는 이온 확산에 영향을 미치고 흑연 음성 전극은 일반적으로 1입니다. 6-1. 8g\/cm ³.
주입 및 형성 :진공 주입 후, SEI 필름의 형성은 다단계 충전 및 배출을 필요로한다 (예 : 0. 02C 느린 충전).
건조 제어 :LIPF6이 가수 분해 및 HF를 생성하는 것을 방지하려면 수분 함량이 500ppm 미만이어야합니다.
4 절단 기술의 획기적인 혁신
울트라 높은 니켈 양성 전극 :단결정+그라디언트 도핑 (예 : AL\/MG)은 안정성을 향상시킵니다.
복합 전류 수집기 :PET 기판+구리\/알루미늄 코팅 (예 : CATL), 체중 감소 및 안전성 향상.
전용 기술 :양성 전극 리튬 보충 (Li ₂ nio ₂) 또는 음성 전극 리튬 포일을위한 첫 번째 효과 손실을 보상합니다.
드라이 전극 :Tesla의 Maxwell 획득은 솔벤트가없는 공정을 촉진하여 에너지 소비를 80%줄입니다.
5 가지 도전과 트렌드
에너지 밀도 :액체 배터리의 이론적 한계는 약 350Wh\/kg이며, 고체 배터리는 500WH\/kg을 초과 할 수 있습니다.
빠른 충전 기술 :실리콘 음성 전극+초전도 전해질은 15 분 안에 80%로 충전 될 수 있지만 리튬 강수량의 위험은 억제되어야합니다.
재활용 경제 :코발트와 니켈의 습식 회복 효율은 98%보다 크지 만 LFP 배터리 재활용을 위해서는 저비용 솔루션을 개발해야합니다.
6 산업 체인의 관점에서
장비:코팅 기계의 정밀도는 ± 1 μm에 도달하며 와인딩 기계의 속도는 3m\/s (지능형)보다 크다.
비용:LFP 배터리 셀이 감소되었습니다<80/kWh, while ternary battery cells are around 100/kWh.