최근 CCTV의 '1시간 충전, 4시간 대기'라는 보도가 나와 뜨거운 논란을 불러일으켰다.신에너지 자동차의 배터리 수명과 충전 문제가 다시 한번 모두의 뜨거운 이슈가 되었습니다.현재, 기존의 액체 리튬 배터리와 비교하여 고체 리튬 배터리는더 높은 안전성, 더 큰 에너지 밀도, 더 긴 배터리 수명 및 더 넓은 응용 분야로업계 관계자들은 리튬 배터리의 미래 개발 방향으로 널리 간주하고 있습니다.기업들도 레이아웃 경쟁을 벌이고 있다.
고체 리튬 배터리는 단기간에 상용화될 수는 없지만 최근 주요 기업의 고체 리튬 배터리 기술에 대한 연구 개발 프로세스가 점점 더 빨라지고 있으며 시장 수요에 따라 고체 리튬 배터리의 대량 생산이 촉진될 수 있습니다. 리튬 배터리를 예정보다 빨리 상태를 확인하세요.이 기사에서는 고체 리튬 배터리 시장의 발전과 고체 리튬 배터리를 준비하는 프로세스를 분석하고 존재하는 자동화 시장 기회를 탐색하도록 안내합니다.
고체 리튬 배터리는 액체 리튬 배터리보다 에너지 밀도와 열 안정성이 훨씬 우수합니다.
최근 몇 년 동안 다운스트림 응용 분야의 지속적인 혁신으로 인해 리튬 배터리 산업에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있으며 리튬 배터리 기술도 지속적으로 개선되어 더 높은 비에너지와 안전성을 향해 나아가고 있습니다.리튬 배터리 기술의 발전 경로로 볼 때, 액체 리튬 배터리가 달성할 수 있는 에너지 밀도는 점차 한계에 도달했으며 고체 리튬 배터리는 리튬 배터리 개발의 유일한 방법이 될 것입니다.
에너지 절약 및 신에너지 자동차 기술 로드맵에 따르면, 전력 배터리의 에너지 밀도 목표는 2025년 400Wh/kg, 2030년 500Wh/kg입니다.2030년이라는 목표를 달성하기 위해서는 기존의 액체리튬전지 기술 노선이 그 책임을 짊어지지 못할 수도 있다.350Wh/kg의 에너지 밀도 상한선을 깨기는 어렵지만 리튬전고체 배터리의 에너지 밀도는 350Wh/kg을 쉽게 넘을 수 있다.
시장 수요에 힘입어 중국은 전고체 리튬 배터리 개발에도 큰 중요성을 부여하고 있습니다.2019년 12월 발표된 '신에너지차 산업 발전계획(2021~2035)'(의견안)에서는 리튬전고체 배터리의 연구개발과 산업화를 강화하고, 리튬전고체 배터리의 위상을 높이는 방안을 제시하고 있다. 표 1과 같이 국가 차원에서
표 1 액체전지와 전고체전지의 비교 분석
신에너지 차량뿐만 아니라 에너지 저장 산업에도 폭넓은 적용 공간이 있습니다.
국가 정책 추진의 영향을 받아 신에너지 자동차 산업의 급속한 발전은 고체 리튬 배터리에 대한 광범위한 개발 공간을 제공할 것입니다.또한, 전고체 리튬전지 역시 전기화학적 에너지 저장 기술의 병목 현상을 극복하고 향후 개발 수요를 충족시킬 것으로 기대되는 신흥 기술 방향 중 하나로 인식되고 있다.전기화학적 에너지 저장 측면에서 보면 현재 리튬 배터리가 전기화학적 에너지 저장의 80%를 차지하고 있다.2020년 전기화학에너지저장장치 누적 설치용량은 3269.2MV로 2019년 대비 91% 증가했다. 국가의 에너지 개발 지침과 맞물려 사용자측 전기화학에너지 저장장치, 신재생에너지 계통연계 시설 및 그림 1에서 볼 수 있듯이 다른 분야도 빠른 성장을 가져올 것으로 예상됩니다.
2021년 1월부터 9월까지 신에너지 차량의 판매 및 성장 2014년부터 2020년까지 중국 내 화학 에너지 저장 프로젝트의 누적 설치 용량 및 성장률
그림 1 신에너지 차량의 판매 및 성장;중국 화학에너지 저장 프로젝트 누적 설치 용량 및 성장률
기업은 연구 개발 프로세스의 속도를 높이고 중국은 일반적으로 산화물 시스템을 선호합니다.
최근 몇 년 동안 자본 시장, 배터리 회사 및 주요 자동차 회사는 모두 차세대 전력 배터리 기술 경쟁을 장악하기 위해 고체 리튬 배터리의 연구 레이아웃을 늘리기 시작했습니다.그러나 현재 진행 상황에 따르면 전고체 리튬 배터리가 대량 생산되기 전에 과학 및 제조 기술이 성숙되기까지 5~10년이 걸릴 것으로 예상됩니다.Toyota, Volkswagen, BMW, Honda, Nissan, Hyundai 등과 같은 국제 주류 자동차 회사는 전고체 리튬 배터리 기술에 대한 R&D 투자를 늘리고 있습니다.배터리 업체로는 CATL, LG화학, 파나소닉, 삼성SDI, BYD 등도 계속 발전하고 있다.
전고체 리튬전지는 전해질 소재에 따라 고분자 고체 리튬전지, 황화물 고체 리튬전지, 산화물 고체 리튬전지 등 3가지로 분류된다.고분자 고체 리튬 배터리는 안전 성능이 우수하고 황화물 고체 리튬 배터리는 가공이 쉽고 산화물 고체 리튬 배터리는 전도성이 가장 높습니다.현재 유럽과 미국 기업은 산화물과 폴리머 시스템을 선호합니다.Toyota와 Samsung이 이끄는 일본과 한국 기업은 황화물 시스템에 더욱 관심을 갖고 있습니다.중국은 세 가지 시스템 모두에 연구원을 보유하고 있으며 일반적으로 그림 2와 같이 산화물 시스템을 선호합니다.
그림 2 배터리 업체와 주요 자동차 업체의 리튬전고체 배터리 생산 레이아웃
연구 개발 진행의 관점에서 Toyota는 해외에서 전고체 리튬 배터리 분야에서 가장 강력한 업체 중 하나로 인정받고 있습니다.Toyota는 2008년 고체 리튬 배터리 스타트업인 Ilika와 협력하면서 관련 개발을 처음 제안했습니다.2020년 6월, 전고체 리튬 배터리를 탑재한 도요타의 전기 자동차는 이미 테스트 경로에서 주행 테스트를 실시했습니다.이제 차량 주행 데이터를 획득하는 단계에 이르렀습니다.2021년 9월 도요타는 전고체 리튬 배터리를 포함한 차세대 배터리와 배터리 공급망 개발을 위해 2030년까지 135억 달러를 투자하겠다고 발표했다.국내에서는 Guoxuan Hi-Tech, Qingtao New Energy 및 Ganfeng Lithium Industry가 2019년에 반고체 리튬 배터리에 대한 소규모 파일럿 생산 라인을 구축했습니다.2021년 9월, 장쑤성 칭다오(Jiangsu Qingtao) 368Wh/kg 전고체 리튬 배터리는 표 2와 같이 국가 강력 검사 인증을 통과했습니다.
표 2 주요 기업의 전고체전지 생산 계획
산화물 기반 고체 리튬 배터리의 공정 분석, 핫 프레싱 공정은 새로운 링크입니다
어려운 가공 기술과 높은 생산 비용은 항상 고체 리튬 배터리의 산업 발전을 제한해 왔습니다.전고체 리튬 배터리의 공정 변화는 주로 셀 준비 공정에 반영되며, 표 3에 표시된 것처럼 전극과 전해질은 제조 환경에 대한 요구 사항이 더 높습니다.
표 3 산화물 기반 전고체 리튬전지의 공정 분석
1. 대표장비 소개 – Lamination Hot Press
모델 기능 소개: 적층 핫 프레스는 주로 전고체 리튬 배터리 셀의 합성 공정 섹션에 사용됩니다.기존 리튬 배터리와 비교하여 핫 프레싱 공정은 새로운 링크이며 액체 주입 링크가 없습니다.더 높은 요구 사항.
자동 제품 구성:
• 각 스테이션은 적층 적층과 접착에 각각 사용되는 3~4축 서보 모터를 사용해야 합니다.
• 가열 온도를 표시하려면 HMI를 사용하십시오. 가열 시스템에는 더 높은 온도 센서가 필요하고 더 많은 양이 필요한 PID 제어 시스템이 필요합니다.
• 컨트롤러 PLC는 제어 정확도와 짧은 사이클 주기에 대한 요구 사항이 더 높습니다.향후 초고속 열간 압착 적층이 가능하도록 이 모델을 개발해야 한다.
장비 제조업체에는 Xi'an Tiger Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Shenzhen Xuchong Automation Equipment Co., Ltd., Shenzhen Haimuxing Laser Intelligent Equipment Co., Ltd. 및 Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd.가 포함됩니다.
2. 대표적인 장비 소개 – 주조기
모델 기능 소개: 혼합 분말 슬러리는 자동 공급 시스템 장치를 통해 캐스팅 헤드에 공급된 다음 공정 요구 사항에 따라 스크레이퍼, 롤러, 마이크로 오목 및 기타 코팅 방법으로 적용한 다음 건조 터널에서 건조됩니다.녹색 본체와 함께 베이스 테이프를 되감기용으로 사용할 수 있습니다.건조 후 그린 바디를 벗겨내고 다듬은 다음 사용자가 지정한 너비로 절단하여 일정한 강도와 유연성을 갖춘 필름 소재 블랭크를 캐스팅할 수 있습니다.
자동 제품 구성:
• 서보는 주로 되감기 및 풀기, 편차 수정에 사용되며 되감기 및 풀기 위치에서 장력을 조정하려면 장력 컨트롤러가 필요합니다.
• HMI를 사용하여 가열 온도를 표시하고, 가열 시스템에는 PID 제어 시스템이 필요합니다.
• 팬 환기 흐름은 주파수 변환기로 조절해야 합니다.
장비 제조업체에는 Zhejiang Delong Technology Co., Ltd., 무한 Kunyuan Casting Technology Co., Ltd., Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd. – Xinbaohua Equipment Branch가 포함됩니다.
3. 대표장비 소개 - 샌드밀
모델 기능 소개 : 유연한 분산부터 효율적인 작업을 위한 초고에너지 분쇄까지 작은 분쇄 비드의 사용에 최적화되어 있습니다.
자동 제품 구성:
• 샌드 밀은 모션 제어에 대한 요구 사항이 상대적으로 낮습니다. 일반적으로 서보를 사용하지 않지만 샌딩 생산 공정에는 일반 저전압 모터를 사용합니다.
• 주파수 변환기를 사용하여 스핀들 속도를 조정하면 다양한 재료의 다양한 연삭 정밀도 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 선형 속도로 재료 연삭을 제어할 수 있습니다.
장비 제조업체에는 Wuxi Shaohong Powder Technology Co., Ltd., Shanghai Rujia Electromechanical Technology Co., Ltd. 및 Dongguan Nalong Machinery Equipment Co., Ltd.가 포함됩니다.
게시 시간: 2022년 5월 18일