Pillerin Gelişim Trendleri Nelerdir?

"Üçlü polimer lityum piller" olarak da bilinen üçlü lityum piller, lityum nikel kobalt manganez oksit (NCM) veya lityum nikel kobalt alüminyum oksit (NCA) gibi üçlü katot malzemeleri kullanan lityum pillerdir. Öncelikle malzemenin katmanlı yapısını stabilize etmek, döngü ve hız performansını artırmak için kullanılan kobalt, üçlü pillerde vazgeçilmez bir değerli metaldir.

Maliyet, yeni enerjili araç pazarının gelişmesinde her zaman bir engel olmuştur. Temel maliyet bileşeni olan "güç pili" her zaman maliyetin düşürülmesi için bir umut odağı olmuştur. Üçlü lityum pillerdeki kobalt oranının ve içeriğinin azaltılması, buna bağlı olarak toplam araç maliyetini düşürecek ve kobalt fiyat dalgalanmalarının şirketler üzerindeki etkisini zayıflatacaktır. Bu, şirketlerin proaktif bir yaklaşımdan reaktif bir yaklaşıma geçiş yapmasına olanak tanıyacak ve bu da yeni enerji araçları pazarının gelişimine fayda sağlayacaktır.

Katı hal pilleri-bir tür pil teknolojisidir. Yaygın olarak kullanılan lityum-iyon ve lityum-iyon polimer pillerin aksine, katı-hal piller katı elektrotlar ve katı elektrolitler kullanır.

Bilim camiası lityum{0}iyon pillerin sınırlarına ulaştığına inandığından, katı hal pilleri son zamanlarda lityum-iyon pillerin potansiyel halefi olarak görülüyor. Katı-halat lityum pil teknolojisi, iletken malzeme olarak lityum ve sodyumdan yapılmış bir cam bileşiği kullanarak geleneksel lityum pillerin elektrolitini değiştirir ve lityum pillerin enerji yoğunluğunu önemli ölçüde artırır.

Katı-elektrolitlerin yüksek bir elektrokimyasal kararlılık penceresi vardır ve bu, pil enerji yoğunluğunu daha da artırmak için yüksek-voltajlı elektrot malzemeleriyle kullanılmalarına olanak tanır. Katı hal elektrolitleri ayrıca yüksek mekanik dayanıma sahiptir, pil döngüsü sırasında lityum dendrit nüfuzunu etkili bir şekilde bastırır ve negatif elektrot malzemesi olarak yüksek teorik enerji yoğunluğuna sahip metalik lityumun kullanılmasını mümkün kılar. Katı-hal elektrolitlerinin bir dezavantajı (mevcut bir geliştirme sorunu), elektrot ile elektrolit arasındaki son derece yüksek katı-katı temas direncidir.

Blade akü, ara modül aşamasını ortadan kaldırırken uzun hücreleri kullanan, hücreleri doğrudan akü sistemine entegre eden tamamen yeni bir tasarım konseptidir. Bu, CATL'nin CTP (Hücreden-Pakete- teknolojisine benzer şekilde ağırlığı ve maliyeti etkili bir şekilde azaltır. Bu arada, BYD'nin pil yapısı tasarımı, pil hücresini iki alüminyum plaka katmanı arasına sabitlemek için yapısal yapıştırıcı kullanan, hücrenin kendisinin genel sistem gücünü artırmak için yapısal bir bileşen olarak hareket etmesine olanak tanıyan bal peteği alüminyum plakalar prensibini ödünç alıyor.

(Geleneksel kare piller VS Blade piller)

C Şirketinin ürünü 148 mm uzunluğunda, 79 mm kalınlığında ve 97 mm yüksekliğinde olup, tuğlayı andıran iç sarmal yapıya sahiptir. Blade pil hücresi 960 mm uzunluğunda, 13,5 mm kalınlığında ve 90 mm yüksekliğindedir ve dahili istiflenmiş bir yapıya sahiptir. Uzun, ince şekli bir bıçağa benzediğinden "bıçak pili" adı da buradan gelir.

İstifleme işlemi, pozitif ve negatif elektrotların küçük parçalara kesilmesini, küçük pil hücreleri oluşturmak için bir ayırıcıyla istiflenmesini ve ardından bu küçük hücrelerin büyük bir pil hücresi oluşturmak üzere paralel olarak istiflenip bağlanmasını içerir. Bu bir Li-iyon pil hücresi üretim sürecidir.

Örneğin, kese lityum piller, "Z"-şeklindeki istifleme gibi "istiflenmeye" dayanır. İlk olarak pozitif ve negatif elektrot malzemeleri aynı boyutta dikdörtgen levhalar halinde kesilir ve daha sonra bir ayırıcı üzerine istiflenir. Ayırıcı, elektrotlar arasında "Z" şeklinde uzanarak onları ayırır ve son olarak alüminyum-plastik ambalajla sarılır.

ACEY-SSM-CPil İstifleme Makinasılityum-iyon pil kutup parçalarının istiflenmesi işleminde uygulanabilen bir cihazdır. Yüksek laminasyon verimliliği ve yüksek doğruluk özelliklerine sahip olan manuel film yükleme, ardından kutup parçası konumu düzeltme ve laminasyon işlemi otomatik olarak tamamlanır.

İstifleme işlemi, esas olarak elektrot tabakalarının ve ayırıcının kesilmesi nedeniyle karmaşıktır. Bununla birlikte, elektrot levha kesme verimi düşüktür ve kalitede (enine kesit, çapak vb.) yüksek tutarlılığın sürdürülmesi zordur ve hizalama doğruluğu yetersizdir. Bu, üretim süreci kalitesine yönelik yüksek talepler doğurur. Yığmalı pillerin yaygınlaşamamasının temel nedeni budur.

Cell To Pack'in kısaltması olan CTP teknolojisi, modül tasarımını ortadan kaldırarak hücreleri doğrudan bir akü paketine entegre ediyor ve bu daha sonra genel yapısal bileşenlerin bir parçası olarak aracın zeminine entegre ediliyor.

Bu yaklaşım, başlangıçta modülleri ayırmak ve bağlamak için kullanılan yan plakalar, uç plakalar (modül yapısal bileşenleri) ve kirişler (pil paketi destek yapıları) gibi modülün kendisinde kullanılan malzeme miktarını azaltır. Bu, genel pil yapısını büyük ölçüde basitleştirir, alanı boşaltır, aynı boyutta pil paketi kapasitesinin arttırılmasına olanak tanır ve pil paketi ağırlığını azaltır, böylece pil enerji yoğunluğunu artırır ve maliyeti azaltır.

CTP teknolojisinin şu anda iki farklı yaklaşımı var. İki ana yaklaşım vardır: Birincisi, BYD'nin Blade Bataryası ile örneklenen modüllerin tamamen ortadan kaldırılması; ve ikincisi, CATL'nin CTP teknolojisiyle temsil edilen küçük modüllerin büyük modüllere entegrasyonu.

BYD Blade Pil ve CATL CTP Karşılaştırması

Hücreden Şasiye'nin kısaltması olan CTC teknolojisi, Çin Otomotiv Mavi Kitap Forumu'nda CATL Başkanı Zeng Yuqun tarafından şu şekilde tanımlandı: "Bu teknoloji, pil hücresini ve şasiyi bir araya getiriyor ve motoru, elektronik kontrol sistemini ve DC/DC dönüştürücüler ve OBC'ler gibi araç yüksek{0}}voltaj bileşenlerini yenilikçi bir mimari aracılığıyla daha da entegre ediyor. Ayrıca akıllı bir güç alanı denetleyicisi aracılığıyla güç dağıtımını optimize ediyor ve enerji tüketimini azaltıyor. CTC, yeni enerji araçlarının benzinli araçlarla doğrudan rekabet etmesini sağlayacak. maliyet açısından daha fazla yolcu alanı sağlıyor ve şasinin kullanılabilirliğini artırıyor."

Bir bakıma CTC, CTP'nin daha da genişletilmesi olarak anlaşılabilir. Temelinde modül ve paketleme sürecinin ortadan kaldırılması, akü hücresinin doğrudan araç şasisine entegre edilmesi ve daha yüksek düzeyde entegrasyon sağlanması yatıyor.

Geleneksel Teknoloji, CTP ve CTC Karşılaştırması

CTC'nin ortaya çıkışı, PACK'in (paket teknolojisi) sınırlamalarını aşar ve tüm aracın en kritik temel bileşeni olan araç şasisini doğrudan kapsar. Bu, OEM'lerin uzun-vadeli geliştirme yoluyla biriktirdiği temel bir avantajı temsil eder ve pil şirketlerinin/uzman PACK şirketlerinin bağımsız olarak geliştirmeyi zor bulduğu bir şeydir. Bu nedenle bazı akü tedarikçileri artık şasi geliştirmeyi planlıyor.

Geçtiğimiz yıl Berlin fabrikasında düzenlenen Giga Fest etkinliğinde Tesla, 4680 Yapısal Pil (CTC) çözümünü sergiledi-4680 pil paketi, hücrelerin araç şasisinde yoğun bir şekilde düzenlenmesiyle modül tasarımını ortadan kaldırıyor. Akü kapağı, aküyü ve araç tabanını kapatmak gibi ikili işlevlere hizmet eder ve koltuklar doğrudan akü paketine monte edilebilir.

Kobalt-serbest ve katı-içerik pillerden blade pillere, istifleme süreçlerine ve artık CTP/CTC gibi entegre teknolojilere kadar, mevcut pil teknolojisi gelişimi net bir ana tema sunuyor: güvenliği sağlarken en yüksek enerji yoğunluğunu, daha düşük maliyeti ve daha yüksek entegrasyon verimliliğini elde etmek.

Bu teknolojiler tek başına mevcut değildir, iç içe geçmiştir ve birlikte gelişmektedir. Örneğin, kobalt-içermeyen teknoloji, hammadde maliyetlerindeki darboğaz sorununu çözmeyi amaçlamaktadır; katı-iletken piller, enerji yoğunluğu ve güvenlik darboğazlarını aşacak yeni-nesil çözüm olarak görülüyor; bıçak pilleri ve istifleme süreçleri hücre yapısı ve üretim açısından yenilik getiriyor; CTP/CTC teknolojisi, bataryalar ve araçlar arasındaki ilişkiyi sistem entegrasyonu perspektifinden yeniden tanımlıyor ve paket verimliliğini artırmak ve araç tasarımını optimize etmek için devrim niteliğinde bir adımdır.

Şimdi iletişime geçin