В период «тринадцатой пятилетки» производство и продажи автомобилей на новых источниках энергии в Китае быстро росли, занимая первое место в мире пять лет подряд.Ожидается, что к концу этого года количество новых энергетических транспортных средств превысит 5 миллионов.В то же время из Китая продолжают поступать хорошие новости о базовой технологии новых энергетических батарей.80-летний Чэнь Лицюань, первый человек в китайской индустрии литиевых аккумуляторов, возглавил свою команду по разработке новых материалов для аккумуляторов.
Выпущена новая наносремниевая литиевая батарея емкостью в 5 раз большей, чем у традиционной литиевой батареи.
Чэнь Лицюань, 80-летний академик Китайской инженерной академии, является основателем китайской индустрии литиевых батарей.В 1980-х годах Чэнь Лицюань и его команда возглавили исследования твердых электролитов и литиевых вторичных батарей в Китае.В 1996 году он возглавил научно-исследовательскую группу по разработке литий-ионных аккумуляторов впервые в Китае, возглавил решение научных, технологических и инженерных проблем крупномасштабного производства отечественных литий-ионных аккумуляторов и реализовал индустриализацию. отечественных литий-ионных аккумуляторов.
В Лияне, Цзянсу, Ли Хун, протеже академика Чэнь Лицюаня, возглавил свою команду, чтобы добиться прорыва в ключевом сырье для литиевых батарей после более чем 20 лет технических исследований и массового производства в 2017 году.
Нанокремниевый анодный материал — это новый материал, разработанный ими независимо.Емкость таблеточных батареек, изготовленных из него, в пять раз превышает емкость традиционных графит-литиевых батарей.
Луо Фэй, генеральный директор Tianmu Leading Battery Material Technology Co., Ltd.
Кремний широко распространен в природе и богат запасами.Основным компонентом песка является кремнезем.Но чтобы превратить металлический кремний в материал кремниевого анода, требуется специальная обработка.В лаборатории выполнить такую обработку несложно, но для изготовления кремниевых анодных материалов тоннового уровня требуется множество технических исследований и экспериментов.
Институт физики Китайской академии наук занимается исследованием нанокремния с 1996 года и приступил к строительству линии по производству кремниевых анодных материалов в 2012 году. Только в 2017 году была построена первая производственная линия, и она постоянно совершенствовалась. и пересмотрено.После тысяч неудач кремниевые анодные материалы начали производиться серийно.В настоящее время годовой объем производства кремниевых анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов на заводе в Лияне может достигать 2000 тонн.
Если кремниевые анодные материалы являются хорошим выбором для повышения плотности энергии литиевых батарей в будущем, то технология твердотельных батарей является признанным и эффективным решением для решения текущих проблем, таких как безопасность и срок службы литиевых батарей.В настоящее время многие страны активно разрабатывают твердотельные батареи, а исследования и разработки технологии твердотельных литиевых батарей в Китае также идут в ногу с миром.
На этом заводе в Лияне дроны, использующие твердотельные литиевые батареи, разработанные командой под руководством профессора Ли Хонга, имеют запас хода на 20% больше, чем у дронов с такими же характеристиками.Секрет заключается в этом темно-коричневом материале, который представляет собой твердотельный катодный материал, разработанный Институтом физики Китайской академии наук.
В 2018 году здесь завершилось проектирование и разработка системы твердотельных аккумуляторных батарей емкостью 300 Втч/кг.При установке на автомобиль он может удвоить запас хода автомобиля.В 2019 году Китайская академия наук создала пилотную линию по производству твердотельных аккумуляторов в Лияне, Цзянсу.В мае этого года продукты начали использоваться в бытовой электронике.
Однако Ли Хун сообщил журналистам, что это не полностью твердотельная батарея в полном смысле этого слова, а квазитвердотельная батарея, которая постоянно оптимизируется в технологии жидкостных литиевых батарей.Если вы хотите, чтобы у автомобилей был больший запас хода, у мобильных телефонов было больше времени в режиме ожидания, и никто не может. Чтобы самолеты могли летать выше и дальше, необходимо разработать более безопасные и твердотельные аккумуляторы большей емкости.
Новые батареи появляются одна за другой, а «Электрический Китай» строится.
Не только Институт физики Китайской академии наук, многие компании также изучают новые технологии и материалы для новых энергетических батарей.В новой энергетической компании в Чжухае, провинция Гуандун, электрический автобус заряжается в демонстрационной зоне компании.
После зарядки более трех минут оставшаяся мощность увеличилась с 33% до более чем 60%.Всего за 8 минут автобус был полностью заряжен, показав 99%.
Лян Гун сообщил журналистам, что маршруты городских автобусов фиксированы, а пробег туда и обратно не будет превышать 100 километров.Зарядка во время отдыха водителя автобуса может в полной мере раскрыть преимущества быстрой зарядки литий-титанатных батарей.Кроме того, литий-титановые батареи имеют время цикла.Преимущества долгой жизни.
В аккумуляторном НИИ этой компании находится литий-титанатный аккумулятор, который с 2014 года проходит циклические испытания на заряд-разряд. За шесть лет его заряжали и разряжали более 30 000 раз.
В другой лаборатории технические специалисты продемонстрировали журналистам испытания литий-титанатных батарей на падение, укол иглой и разрезание.Особенно после того, как стальная игла проникла в батарею, не было ни горения, ни дыма, и батарею можно было нормально использовать.Кроме того, литий-титановые аккумуляторы имеют широкий диапазон температур окружающей среды.
Хотя литий-титановые батареи обладают преимуществами длительного срока службы, высокой безопасности и быстрой зарядки, плотность энергии литий-титанатных батарей недостаточно высока и составляет примерно половину от литиевых батарей.Поэтому они сосредоточились на сценариях применения, не требующих высокой плотности энергии, таких как автобусы, специальные транспортные средства и электростанции для хранения энергии.
Что касается исследований, разработок и индустриализации аккумуляторных батарей, то натрий-ионная батарея, разработанная Институтом физики Китайской академии наук, начала путь к коммерциализации.По сравнению со свинцово-кислотными батареями, натрий-ионные батареи не только меньше по размеру, но и намного легче по весу при той же емкости.Вес натрий-ионных аккумуляторов того же объема составляет менее 30% веса свинцово-кислотных аккумуляторов.В тихоходном электрическом экскурсионном автомобиле количество запасаемой электроэнергии в том же пространстве увеличивается на 60%.
В 2011 году Ху Юншэн, научный сотрудник Института физики Китайской академии наук, который также учился у академика Чэнь Лицюаня, возглавил команду и начал работать над исследованием и разработкой технологии натрий-ионных аккумуляторов.После 10 лет технических исследований была разработана натрий-ионная батарея, которая является нижним слоем исследований и разработок натрий-ионных батарей в Китае и во всем мире.и области применения продукции занимают лидирующие позиции.
По сравнению с литий-ионными батареями, одним из самых больших преимуществ натрий-ионных батарей является то, что сырье широко распространено и дешево.Сырьем для производства материалов отрицательных электродов является промытый уголь.Цена за тонну составляет менее тысячи юаней, что намного ниже цены в десятки тысяч юаней за тонну графита.Другой материал, карбонат натрия, также богат ресурсами и дешев.
Натрий-ионные аккумуляторы трудно горят, обладают хорошей безопасностью и могут работать при температуре минус 40 градусов по Цельсию.Однако плотность энергии не так хороша, как у литиевых батарей.В настоящее время их можно использовать только в тихоходных электромобилях, энергоаккумулирующих электростанциях и других областях, где требуется низкая плотность энергии.Однако целью натрий-ионных батарей является использование в качестве оборудования для хранения энергии, и была разработана система хранения энергии мощностью 100 киловатт-часов.
Что касается будущего направления развития силовых батарей и аккумуляторов энергии, Чэнь Лицюань, академик Китайской инженерной академии, считает, что безопасность и стоимость по-прежнему являются основными требованиями для технических исследований силовых батарей и аккумуляторов энергии.В случае нехватки традиционной энергии аккумуляторные батареи могут способствовать использованию возобновляемых источников энергии в сети, улучшить противоречие между пиковым и минимальным энергопотреблением и сформировать зеленую и устойчивую энергетическую структуру.
[Получасовое наблюдение] Преодоление «болевых точек» развития новой энергетики
В рекомендациях центрального правительства по «14-му пятилетнему плану» новая энергетика и новые энергетические транспортные средства, а также информационные технологии нового поколения, биотехнологии, высокотехнологичное оборудование, аэрокосмическое и морское оборудование перечислены в качестве стратегически развивающихся отраслей, которые нуждаются в быть ускоренным.В то же время было отмечено, что необходимо создать двигатель роста для стратегически развивающихся отраслей и культивировать новые технологии, новые продукты, новые бизнес-форматы и новые модели.
В программе мы увидели, что научно-исследовательские учреждения и промышленные компании используют разные технические пути для преодоления «болевых точек» развития новой энергетики.В настоящее время, хотя развитие новой энергетической отрасли моей страны достигло определенных преимуществ первопроходца, она все еще сталкивается с недостатками развития, и необходимо прорывать основные технологии.Они ждут смелых людей, которые с мудростью поднимутся наверх и настойчиво преодолеют трудности.
Время публикации: 23 ноября 2023 г.