แนวโน้มความก้าวหน้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในอนาคต!

กลุ่มแบตเตอรี่ลิเธียมเชิงพาณิชย์มีการเจริญเติบโตค่อนข้างเต็มที่ และมีสัดส่วนที่ค่อนข้างสูงในด้านการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี คำแนะนำในการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยทั่วไปคือการค้นหาแบตเตอรี่ที่ปลอดภัยกว่า เชื่อถือได้เป็นพิเศษ และมีต้นทุนต่ำกว่า โดยอิงจากนวัตกรรมที่มีอยู่ตลอดจนห่วงโซ่อุตสาหกรรม การพัฒนาเทคโนโลยี

แหล่งลิเธียม

ในแง่ของการใช้แหล่งที่มา คำแนะนำในการพัฒนามุ่งเน้นไปที่การขุดทรัพยากรลิเธียมเป็นหลักตลอดจนนวัตกรรมการพักฟื้น เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเสริมสมรรถนะของลิเธียมไอออน ต้องใช้กระบวนการที่เรียบง่ายเป็นพิเศษและการเติบโตของการแยกวัสดุในทิศทางของการดูดซับที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น เทคนิคการดูดซับการแลกเปลี่ยนไอออนและการแยกชั้นเมมเบรนมีข้อดี

วิธีการดูดซับ: เหมาะสำหรับทะเลสาบน้ำเค็มที่มีความเข้มข้นของลิเธียมต่ำ ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับตัวดูดซับที่มีความสามารถในการดูดซับลิเธียมไอออนที่แน่นอนเพื่อให้ลิเธียมไอออนแตกตัว ตัวดูดซับที่มีอะลูมิเนียมเป็นส่วนประกอบหลักในปัจจุบันค่อนข้างสมบูรณ์ แต่ก็ยังใช้น้ำปริมาณมาก ทิศทางการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีในอนาคตส่วนใหญ่เป็นการลดการใช้น้ำ

วิธีการแยกชั้นเมมเบรน: เป็นหนึ่งในขั้นตอนที่ใช้งานมากที่สุดสำหรับงานอุตสาหกรรมในปัจจุบัน ด้วยความเครียด ฟังก์ชันการแยกชั้นเมมเบรนอย่างระมัดระวังจึงถูกนำมาใช้เพื่อแยกองค์ประกอบต่างๆ ของของเหลวป้อน แกนกลางคือการเลือกใช้วัสดุเมมเบรน วัสดุชั้นเมมเบรนสำหรับการสกัดลิเธียมจากทะเลสาบเกลือส่วนใหญ่เป็นเยื่ออินทรีย์ และเยื่ออินทรีย์ของจีนอยู่ในขั้นตอนของการยอมรับทางเลือกการนำเข้าอย่างต่อเนื่อง

ผลิตภัณฑ์แคโทด

ในแง่ของวัสดุอิเล็กโทรดที่ดี การเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานอย่างช้าๆ คือแนวโน้มการเติบโตของอิเล็กโทรดที่เป็นประโยชน์ของลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ซึ่งสามารถส่งเสริมได้ด้วยการเสริมลิเธียมและเทคนิคอื่น ๆ

การเสริมลิเธียมหรือที่เรียกกันว่าก่อนการพิมพ์หิน จะแนะนำวัสดุที่มีปริมาณใยลิเธียมสูงเข้าสู่ระบบผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่ พร้อมทั้งทำให้สารปล่อยลิเธียมไอออนอย่างเหมาะสม ชดเชยการสูญเสียลิเธียมที่แอคทีฟ ตลอดจนเพิ่มความหนาของพลังงานที่แท้จริงตลอดจนอายุการใช้งานของวงจรของแบตเตอรี่

ขั้นตอนการเสริมลิเธียมอิเล็กโทรดบวกนั้นค่อนข้างเติบโตเต็มที่ หลังจากการใช้เทคโนโลยีเสริมลิเธียมแล้ว คาดว่าความหนาของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตจะเพิ่มขึ้นประมาณ 20% 60 ปัจจุบันธุรกิจได้ดำเนินการผลิตขนาดใหญ่ และคาดว่ากำลังการผลิตจะเปิดตัวในอีก 3-5 ปีข้างหน้า

สินค้าที่ไม่พึงประสงค์

ในส่วนของวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบ รูปแบบความก้าวหน้าในอนาคตมุ่งเน้นไปที่ผลิตภัณฑ์คอมโพสิตคาร์บอนซิลิกอนที่มีความสามารถเฉพาะสูงเป็นหลัก วัสดุซิลิกอนบริสุทธิ์มีแนวโน้มที่จะมีการพัฒนาปริมาณระหว่างการเรียกเก็บเงินและการปล่อย แต่วัสดุคาร์บอนมีข้อดีคือการเปลี่ยนแปลงปริมาตรเพียงเล็กน้อย เป็นผลให้ทิศทางการเติบโตในปัจจุบันสำหรับอุตสาหกรรมคือการนำเสนอวัสดุคาร์บอนลงในซิลิคอนเพื่อสร้างอิเล็กโทรดที่ไม่พึงประสงค์ของซิลิคอนคาร์บอน

ขั้นตอนนี้สามารถช่วยเพิ่มความสามารถในรายละเอียดของอิเล็กโทรดลบ และในขณะเดียวกันก็ลดการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของซิลิคอนตลอดทั้งประจุและการคายประจุ ปัจจุบัน ปริมาณของซิลิคอนที่เจือในแอโนดซิลิคอนคาร์บอนทางธุรกิจส่วนใหญ่อยู่ที่ต่ำกว่า 10% และความสามารถเฉพาะอยู่ระหว่าง 400-700mAh/g ห่วงโซ่การค้าที่รองรับแอโนดคาร์บอน-ซิลิกอนค่อยๆ เติบโต61 และคาดว่าจะเพิ่มกำลังการผลิตในอีก 2-3 ปีข้างหน้า

ได อะแฟรม

ในส่วนของไดอะแฟรมนั้น กระแสการพัฒนามุ่งเน้นไปที่ขั้นตอนการเตรียมการและการเติบโตของนวัตกรรมเป็นหลัก ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีแนวโน้มที่จะสร้างจากไดอะแฟรมกระบวนการแห้งไปจนถึงไดอะแฟรมกระบวนการเปียก เพื่อเพิ่มความปลอดภัยและการรักษาความปลอดภัย การตกแต่งด้วยเซรามิกบนไดอะแฟรมกระบวนการเปียกถือเป็นคำแนะนำทางเทคโนโลยีทางเทคนิคเพิ่มเติม

อีอิ เล็กโทรไลต์

ในแง่ของอิเล็กโทรไลต์ การปรับปรุงความปลอดภัยและความเสถียรของแบตเตอรี่เป็นทิศทางในอนาคต

ในแง่ของอิเล็กโทรไลต์ของไหล LiFSI มีแนวโน้มการใช้งานที่ดีเยี่ยม LiFSI สามารถใช้เป็นเกลือลิเธียมอิเล็กโทรไลต์ได้สองวิธี สามารถใช้เป็นสารเติมแต่งเกลือลิเธียมพื้นฐานเพื่อพัฒนาเกลือลิเธียมผสม LiPF6-LiFSI และเกลือลิเธียม LiFSI บริสุทธิ์ก็สามารถทดแทน LiPF6 ได้

ปัจจุบัน LiFSI ได้รับการปรับให้เข้ากับท้องถิ่นแล้ว และขณะนี้อยู่ในขั้นตอนของการผลิตจำนวนน้อย ในอนาคตส่วนใหญ่จะลดราคาผ่านระบบอัตโนมัติ

แบตเตอรี่โซลิดสเตตหมายถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้อิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตต ในแง่ของหลักการทำงาน แบตเตอรี่ลิเธียมโซลิดสเตตไม่แตกต่างจากแบตเตอรี่ลิเธียมทั่วไป สำหรับระบบกักเก็บพลังงาน ประโยชน์ที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของแบตเตอรี่ลิเธียมโซลิดสเตตคือความปลอดภัย อิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตตมีข้อดีในเรื่องการหน่วงไฟและบรรจุภัณฑ์ที่ง่ายดาย อีกทั้งยังสามารถเพิ่มความหนาของพลังงานของแบตเตอรี่ได้อีกด้วย นอกจากนี้ อิเล็กโทรไลต์ชนิดแข็งยังมีความแข็งแกร่งเชิงกลสูง ซึ่งสามารถป้องกันการแทรกซึมของลิเธียมเดนไดรต์ในแบตเตอรี่โลหะลิเธียมเหลวตลอดการปั่นจักรยานได้สำเร็จ ทำให้สามารถสร้างแบตเตอรี่โลหะลิเธียมที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงได้ ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมโซลิดสเตตทั้งหมดจึงเป็นทิศทางการพัฒนาที่เหมาะสมสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

อย่างไรก็ตาม จะต้องสังเกตว่าเพื่อให้บรรลุนวัตกรรมทางเทคนิคในแบตเตอรี่โซลิดสเตต ยังมีปัญหาสำคัญ 2 ประการในด้านวัสดุศาสตร์ ปัญหาหนึ่งคือปัญหาของอิเล็กโทรดที่ไม่พึงประสงค์ของโลหะลิเธียม และอีกปัญหาหนึ่งคือความล้มเหลวของอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตตและอินเทอร์เฟซผู้ใช้ที่เป็นบวกและลบด้วย

เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์ชนิดแรงมีขนาดใหญ่กว่าอิเล็กโทรไลต์และตัวแยก ระบบอิเล็กโทรดบวกจึงไม่เปลี่ยนแปลง ด้วยเหตุผลดังกล่าว เพื่อให้ได้ความหนาแน่นของพลังงานที่มากกว่า เพียงใช้อิเล็กโทรดโลหะลิเธียมที่ไม่เอื้ออำนวย ซึ่งสามารถกักเก็บความหนาแน่นของลิเธียมได้ประมาณ 10 เท่าของกราไฟท์62

สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมโซลิดสเตตทั้งหมดที่มีเหล็กลิเธียมเป็นขั้วลบ จำเป็นต้องคำนึงถึงการเติบโตของลิเธียมเดนไดรต์ในแบตเตอรี่ด้วย การเจริญเติบโตของเดนไดรต์ในอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งนั้นซับซ้อนกว่าและมีความหลากหลายมากกว่าในอิเล็กโทรไลต์ของเหลว โดยผสมผสานคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีต่างๆ เข้ากับที่อยู่อาศัยหรือเชิงพาณิชย์ การตั้งค่าอุปกรณ์ที่แม่นยำยังคงคาดเดาไม่ได้

ประการที่สองคือความล้มเหลวของส่วนต่อประสานระหว่างอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งรวมถึงอิเล็กโทรดที่ดีและไม่ดี การสัมผัสที่ไม่ดีระหว่างอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่เป็นธรรมชาติและโลหะลิเธียมในอิเล็กโทรไลต์ที่มีความเข้มข้นจะส่งผลให้มีความต้านทานต่อพื้นผิวสูงและการไหลเวียนของกระแสไม่สม่ำเสมอ ในขณะที่ความสามารถของอิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์ในการรักษาคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีคงที่ที่ส่วนต่อประสานที่ระดับอุณหภูมิพื้นที่ไม่เพียงพอ

ทั้งสองสิ่งนี้ส่งผลต่ออายุการใช้งานที่ยาวนานของแบตเตอรี่ลิเธียมโซลิดสเตตทั้งหมดโดยส่งผลต่อความเสถียรของส่วนต่อประสานของอิเล็กโทรไลต์ การวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตมีประวัติยาวนานถึง 40 ปี นอกเหนือจากปัญหาทางเทคนิคที่ยังไม่เกิดขึ้นอีก ความเข้ากันได้ของห่วงโซ่อุตสาหกรรมกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีอยู่ยังมีน้อยมาก ดังนั้น แม้ว่าแบตเตอรี่เหล็กลิเธียมโซลิดสเตตจะเป็นรูปแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม แต่หากต้องการบรรลุการผลิตจำนวนมาก จำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องใช้เวลามากขึ้นในการทำลายปัญหาคอขวดทางเทคโนโลยี และยังสนับสนุนการสร้างเครือข่ายเชิงพาณิชย์ด้วย