W okresie obowiązywania „trzynastego planu pięcioletniego” produkcja i sprzedaż nowych pojazdów napędzanych energią w Chinach szybko wzrosła, zajmując przez pięć lat z rzędu pierwsze miejsce na świecie.Oczekuje się, że do końca tego roku liczba nowych pojazdów energetycznych przekroczy 5 milionów.Jednocześnie z Chin w dalszym ciągu napływają dobre wieści dotyczące podstawowej technologii akumulatorów nowej energii.80-letni Chen Liquan, pierwsza osoba w chińskim przemyśle akumulatorów litowych, poprowadził swój zespół do opracowania nowych materiałów na akumulatory.
Na rynek wchodzi nowa bateria litowo-nanokrzemowa o pojemności 5 razy większej niż tradycyjna bateria litowa
Chen Liquan, 80-letni pracownik naukowy Chińskiej Akademii Inżynierii, jest założycielem chińskiego przemysłu baterii litowych.W latach 80. Chen Liquan i jego zespół przewodzili badaniom nad elektrolitami stałymi i wtórnymi akumulatorami litowymi w Chinach.W 1996 roku kierował zespołem naukowo-badawczym mającym po raz pierwszy w Chinach opracować akumulatory litowo-jonowe, objął wiodącą rolę w rozwiązywaniu problemów naukowych, technologicznych i inżynieryjnych związanych z produkcją na dużą skalę krajowych akumulatorów litowo-jonowych oraz zrealizował proces industrializacji domowych akumulatorów litowo-jonowych.
W Liyang w Jiangsu Li Hong, protegowany akademika Chen Liquana, po ponad 20 latach badań technicznych i masowej produkcji w 2017 r., poprowadził swój zespół do osiągnięcia przełomu w zakresie kluczowego surowca do produkcji baterii litowych.
Materiał anody nanokrzemowej to nowy, niezależnie opracowany przez nich materiał.Pojemność wykonanych z niego baterii guzikowych jest pięciokrotnie większa od tradycyjnych grafitowych baterii litowych.
Luo Fei, dyrektor generalny Tianmu Leading Battery Material Technology Co., Ltd.
Krzem występuje powszechnie w przyrodzie i występuje w dużych rezerwach.Głównym składnikiem piasku jest krzemionka.Aby jednak przetworzyć metaliczny krzem w materiał anody krzemowej, wymagana jest specjalna obróbka.W laboratorium nie jest trudno ukończyć taką obróbkę, ale wytworzenie materiałów na anody krzemowe na poziomie ton wymaga wielu badań technicznych i eksperymentów.
Instytut Fizyki Chińskiej Akademii Nauk prowadzi badania nad nanokrzemem od 1996 roku, a budowę linii do produkcji krzemowego materiału anodowego rozpoczął w 2012 roku. Dopiero w 2017 roku zbudowano pierwszą linię produkcyjną, która jest na bieżąco dostosowywana i poprawiony.Po tysiącach awarii krzemowe materiały anodowe zaczęto produkować masowo.Obecnie roczna produkcja materiałów anod krzemowych do akumulatorów litowo-jonowych w fabryce Liyang może sięgać 2000 ton.
Jeśli krzemowe materiały anodowe są dobrym wyborem w kontekście poprawy gęstości energii akumulatorów litowych w przyszłości, wówczas technologia akumulatorów półprzewodnikowych jest uznanym i skutecznym rozwiązaniem bieżących problemów, takich jak bezpieczeństwo i żywotność akumulatorów litowych.Obecnie wiele krajów aktywnie rozwija akumulatory półprzewodnikowe, a badania i rozwój technologii akumulatorów litowo-przewodnikowych w Chinach również dotrzymują kroku światu.
W tej fabryce w Liyang drony korzystające z półprzewodnikowych akumulatorów litowych opracowanych przez zespół kierowany przez profesora Li Honga mają zasięg przelotowy o 20% większy niż drony o tych samych specyfikacjach.Sekret tkwi w ciemnobrązowym materiale, będącym półprzewodnikowym materiałem katodowym opracowanym przez Instytut Fizyki Chińskiej Akademii Nauk.
W 2018 roku zakończono tu projektowanie i rozwój systemu akumulatorów półprzewodnikowych o mocy 300Wh/kg.Zainstalowany na pojeździe może podwoić zasięg pojazdu.W 2019 roku Chińska Akademia Nauk uruchomiła pilotażową linię produkcyjną akumulatorów półprzewodnikowych w Liyang w Jiangsu.W maju tego roku zaczęto stosować produkty w produktach elektroniki użytkowej.
Jednak Li Hong powiedział reporterom, że nie jest to akumulator półprzewodnikowy w pełnym tego słowa znaczeniu, ale akumulator quasi-półprzewodnikowy, który jest stale optymalizowany pod kątem technologii akumulatorów z ciekłym litem.Jeśli chcesz, aby samochody miały większy zasięg, telefony komórkowe miały dłuższy czas czuwania i nikt nie mógł tego zrobić. Aby samoloty mogły latać wyżej i dalej, konieczne jest opracowanie bezpieczniejszych akumulatorów półprzewodnikowych o większej pojemności.
Nowe baterie pojawiają się jedna po drugiej, a „Electric China” jest w budowie
Nie tylko Instytut Fizyki Chińskiej Akademii Nauk, ale także wiele firm bada nowe technologie i materiały do nowych akumulatorów energetycznych.W nowej firmie energetycznej w Zhuhai w Guangdong na obszarze demonstracyjnym firmy ładuje się autobus całkowicie elektryczny.
Po ładowaniu trwającym ponad trzy minuty pozostała moc wzrosła z 33% do ponad 60%.W ciągu zaledwie 8 minut autobus był w pełni naładowany, wykazując 99%.
Liang Gong powiedział reporterom, że trasy autobusów miejskich są stałe, a przebieg podróży w obie strony nie przekroczy 100 kilometrów.Ładowanie w czasie odpoczynku kierowcy autobusu może w pełni wykorzystać zalety szybkiego ładowania akumulatorów litowo-tytanowych.Ponadto akumulatory litowo-tytanowe mają czasy cykli.Zalety długiej żywotności.
W instytucie badawczym akumulatorów tej firmy znajduje się akumulator litowo-tytanowy, który od 2014 roku przechodzi testy cyklu ładowania i rozładowania. W ciągu sześciu lat był ładowany i rozładowywany ponad 30 000 razy.
W innym laboratorium technicy zademonstrowali reporterom testy upadku, ukłucia igłą i przecięcia akumulatorów litowo-tytanowych.Zwłaszcza po tym, jak stalowa igła przebiła akumulator, nie było żadnego spalenia ani dymu, a akumulator nadal mógł być normalnie używany., również akumulatory litowo-tytanowe mają szeroki zakres temperatur otoczenia.
Chociaż akumulatory litowo-tytanowe mają zalety długiej żywotności, wysokiego bezpieczeństwa i szybkiego ładowania, gęstość energii akumulatorów litowo-tytanowych nie jest wystarczająco wysoka, tylko o połowę mniejsza niż w przypadku akumulatorów litowych.Dlatego skupili się na scenariuszach zastosowań, które nie wymagają dużej gęstości energii, takich jak autobusy, pojazdy specjalne i elektrownie magazynujące energię.
Jeśli chodzi o badania i rozwój oraz industrializację akumulatorów do magazynowania energii, akumulator sodowo-jonowy opracowany przez Instytut Fizyki Chińskiej Akademii Nauk rozpoczął drogę do komercjalizacji.W porównaniu z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi akumulatory sodowo-jonowe są nie tylko mniejsze, ale także znacznie lżejsze przy tej samej pojemności.Masa akumulatorów sodowo-jonowych o tej samej objętości jest mniejsza niż 30% masy akumulatorów kwasowo-ołowiowych.W wolnobieżnym elektrycznym samochodzie wycieczkowym ilość energii elektrycznej zmagazynowanej w tej samej przestrzeni wzrasta o 60%.
W 2011 roku Hu Yongsheng, badacz w Instytucie Fizyki Chińskiej Akademii Nauk, który studiował również pod kierunkiem akademika Chen Liquana, poprowadził zespół i rozpoczął prace nad badaniami i rozwojem technologii akumulatorów sodowo-jonowych.Po 10 latach badań technicznych opracowano baterię sodowo-jonową, która stanowi dolną warstwę badań i rozwoju baterii sodowo-jonowych w Chinach i na świecie.i obszary zastosowań produktów zajmują wiodącą pozycję.
W porównaniu z akumulatorami litowo-jonowymi jedną z największych zalet akumulatorów sodowo-jonowych jest to, że surowce są szeroko rozpowszechnione i tanie.Surowcem do produkcji materiałów na elektrody ujemne jest węgiel płukany.Cena za tonę wynosi niecałe tysiąc juanów, czyli jest znacznie niższa od ceny kilkudziesięciu tysięcy juanów za tonę grafitu.Inny materiał, węglan sodu, jest również bogaty w zasoby i tani.
Baterie sodowo-jonowe nie są łatwe do spalenia, mają dobre bezpieczeństwo i mogą pracować w temperaturze minus 40 stopni Celsjusza.Jednak gęstość energii nie jest tak dobra jak w przypadku baterii litowych.Obecnie można je stosować wyłącznie w pojazdach elektrycznych małej prędkości, elektrowniach magazynujących energię i innych dziedzinach wymagających niskiej gęstości energii.Jednakże akumulatory sodowo-jonowe mają służyć jako urządzenia do magazynowania energii, dlatego opracowano system elektrowni magazynujących energię o mocy 100 kilowatogodzin.
Jeśli chodzi o przyszły kierunek rozwoju akumulatorów mocy i akumulatorów do magazynowania energii, Chen Liquan, pracownik naukowy Chińskiej Akademii Inżynierii, uważa, że bezpieczeństwo i koszty są w dalszym ciągu podstawowymi wymogami w badaniach technicznych nad akumulatorami zasilającymi i akumulatorami magazynującymi energię.W przypadku niedoboru tradycyjnej energii akumulatory energii mogą promować wykorzystanie energii odnawialnej w sieci, poprawić sprzeczność między szczytowym i dolnym zużyciem energii oraz stworzyć ekologiczną i zrównoważoną strukturę energetyczną.
[Półgodzinna obserwacja] Przezwyciężenie „bolesnych punktów” rozwoju nowej energii
W zaleceniach rządu centralnego dotyczących „14. planu pięcioletniego” nowe źródła energii i pojazdy wykorzystujące nowe źródła energii, a także technologie informacyjne nowej generacji, biotechnologia, sprzęt najwyższej klasy, przemysł lotniczy i kosmiczny oraz sprzęt morski są wymienione jako strategiczne wschodzące gałęzie przemysłu, które potrzebują zostać przyspieszony.Jednocześnie wskazywano, że konieczne jest zbudowanie silnika wzrostu dla strategicznych wschodzących branż oraz kultywowanie nowych technologii, nowych produktów, nowych formatów biznesowych i nowych modeli.
W programie zaobserwowaliśmy, że instytucje naukowo-badawcze i przedsiębiorstwa przemysłowe korzystają z różnych dróg technicznych, aby pokonać „problemy” związane z rozwojem nowych źródeł energii.Obecnie, chociaż rozwój nowego przemysłu energetycznego w moim kraju osiągnął pewne korzyści wynikające z bycia pierwszym na rynku, nadal boryka się on z niedociągnięciami rozwojowymi i konieczne jest przełamanie podstawowych technologii.Czekają, aż odważni ludzie wspinają się w górę z mądrością i zwyciężają wytrwałością.
Czas publikacji: 23 listopada 2023 r