منذ بداية القرن الحادي والعشرين، ومع ظهور الإلكترونيات الاستهلاكية مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والأجهزة القابلة للارتداء والطائرات بدون طيار، زاد الطلب علىبطاريات الليثيوموشهد انفجارا غير مسبوق. وينمو الطلب العالمي على بطاريات الليثيوم بمعدل 40% إلى 50% كل عام، وقد أنتج العالم حوالي 1.2 مليار شاحن لمركبات الطاقة الجديدة وأكثر من مليون بطارية طاقة للسيارات الكهربائية، يأتي 80% منها من السوق الصيني. وفقًا لبيانات جارتنر: بحلول عام 2025، ستصل سعة بطاريات الليثيوم العالمية إلى 5.7 مليار أمبير، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 21.5%. مع تقدم التكنولوجيا والتحكم في التكاليف، أصبحت بطارية Li-ion بديلاً تنافسيًا لبطارية الرصاص الحمضية التقليدية في بطاريات طاقة مركبات الطاقة الجديدة.
1. اتجاهات التكنولوجيا
تستمر تكنولوجيا بطاريات الليثيوم في التطور، من المواد الثلاثية السابقة إلى مواد فوسفات حديد الليثيوم ذات كثافة الطاقة العالية، وهي الآن الانتقال إلى فوسفات حديد الليثيوم والمواد الثلاثية، والعملية الأسطوانية هي المهيمنة. في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية، تحل بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم الأسطوانية محل بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم الأسطوانية والمربعة التقليدية تدريجيًا؛ من تطبيقات بطاريات الطاقة، منذ بداية الاستخدام حتى الآن، تتزايد نسبة تطبيقات بطاريات الطاقة عامًا بعد عام. من المتوقع أن تصل نسبة استخدام بطاريات الطاقة في الدول الرئيسية الدولية الحالية إلى حوالي 63٪، ومن المتوقع أن تصل إلى حوالي 72٪ في عام 2025. في المستقبل، مع التقدم التكنولوجي والتحكم في التكاليف، من المتوقع أن يكون هيكل منتج بطاريات الليثيوم أكثر استقرارًا ويقدم سوقًا أوسع. فضاء.
2. منظر السوق
بطارية ليثيوم أيون هي أكثر أنواع بطاريات الطاقة استخدامًا ولها مجموعة واسعة من التطبيقات في مجال مركبات الطاقة الجديدة، كما أن طلب السوق على بطارية ليثيوم أيون كبير. آه، بزيادة 44.2٪ على أساس سنوي. من بينها، يمثل إنتاج نينغدي تايمز 41.7%؛ واحتلت شركة BYD المرتبة الثانية بنسبة 18.9% من الإنتاج. مع التوسع المستمر في القدرة الإنتاجية للمؤسسات، أصبح نمط المنافسة في صناعة بطاريات الليثيوم شرسًا بشكل متزايد، وتواصل Ningde Times وBYD وغيرها من الشركات توسيع حصتها في السوق بفضل مزاياها الخاصة، بينما توصلت Ningde Times إلى شراكة استراتيجية مع أصبحت Samsung SDI أحد موردي بطاريات الطاقة الرئيسيين لشركة Samsung SDI؛ تواصل شركة BYD زيادة استثماراتها في مجال بطاريات الطاقة بحكم مزاياها التقنية، والآن في تخطيط الطاقة الإنتاجية لشركة BYD في مجال بطاريات الطاقة تحسن تدريجيًا ودخلت مرحلة الإنتاج على نطاق واسع؛ تتمتع BYD بإتقان أكثر تعمقًا وشمولاً لمواد الليثيوم من المواد الخام الأولية، وقد تمكنت منتجات نظام الليثيوم الثلاثي والجرافيت عالية النيكل من تلبية متطلبات معظم شركات بطاريات الليثيوم.
3.تحليل هيكل مادة بطارية الليثيوم
من التركيب الكيميائي، هناك بشكل رئيسي مواد الكاثود (بما في ذلك مواد كوبالت الليثيوم ومواد منجنات الليثيوم)، ومواد القطب السالب (بما في ذلك منجنات الليثيوم وفوسفات حديد الليثيوم)، والكهارل (بما في ذلك محلول الكبريتات ومحلول النترات)، والحجاب الحاجز (بما في ذلك LiFeSO4 و LiFeNiO2). من أداء المواد، يمكن تقسيمها إلى مواد القطب الإيجابية والسلبية. تستخدم بطاريات الليثيوم أيون الكاثود بشكل عام لتحسين كفاءة الشحن، بينما تستخدم الليثيوم كمادة الكاثود؛ القطب السلبي باستخدام سبائك النيكل والكوبالت والمنغنيز. تشتمل مواد الكاثود بشكل أساسي على NCA وNCA + Li2CO3 وNi4PO4، وما إلى ذلك؛ يعتبر القطب السالب كبطارية أيونية في مادة الكاثود والحجاب الحاجز هو الأكثر أهمية، حيث تؤثر جودته بشكل مباشر على أداء بطاريات الليثيوم أيون. من أجل الحصول على طاقة محددة عالية الشحن والتفريغ وعمر طويل، يجب أن يتمتع الليثيوم بأداء عالٍ وخصائص عمر طويل. تنقسم أقطاب الليثيوم إلى بطاريات الحالة الصلبة والبطاريات السائلة وبطاريات البوليمر وفقًا للمادة، حيث تعد خلايا الوقود البوليمرية تكنولوجيا ناضجة نسبيًا مع مزايا من حيث التكلفة ويمكن استخدامها في الهواتف المحمولة والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية الأخرى؛ طاقة الحالة الصلبة بسبب كثافة الطاقة العالية وتكلفة الاستخدام المنخفضة، ومناسبة لتخزين الطاقة والمجالات الأخرى؛ وطاقة البوليمر بسبب انخفاض كثافة الطاقة وانخفاض التكلفة ولكن تكرار الاستخدام محدود، وهي مناسبة لحزمة بطاريات الليثيوم. يمكن استخدام خلايا الوقود البوليمرية في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والكاميرات الرقمية. تكنولوجيا بطاريات الحالة الصلبة هي حاليا في المرحلة التجريبية.
4. عملية التصنيع وتحليل التكلفة
يتم تصنيع بطاريات الليثيوم للإلكترونيات الاستهلاكية باستخدام خلايا الجهد العالي، والتي تتكون بشكل أساسي من مواد القطب الموجب والسالب ومواد الحجاب الحاجز. يختلف أداء وتكلفة مواد الكاثود المختلفة بشكل كبير، حيث كلما كان أداء مواد الكاثود أفضل، انخفضت التكلفة، بينما كلما كان أداء مواد الحجاب الحاجز ضعيفًا، زادت التكلفة. وفقا لبيانات شبكة معلومات الصناعة الصينية تظهر أن بطارية الليثيوم الإلكترونية الاستهلاكية المواد القطب الإيجابية والسلبية تمثل 50٪ إلى 60٪ من التكلفة الإجمالية. المادة الإيجابية مصنوعة بشكل رئيسي من مادة سلبية ولكن تكلفتها تمثل أكثر من 90٪، ومع ارتفاع أسعار سوق المواد السلبية، زادت تكلفة المنتج تدريجياً.
5. المعدات الداعمة لمتطلبات المعدات
بشكل عام، تشمل معدات تجميع بطاريات الليثيوم آلة التشكيل بالحقن، وآلة التصفيح، وخط التشطيب الساخن، وما إلى ذلك. آلة التشكيل بالحقن: تستخدم لإنتاج بطاريات الليثيوم كبيرة الحجم، وتستخدم بشكل أساسي للحصول على درجة عالية جدًا من الأتمتة لعملية التجميع، في حين وجود ختم جيد. وفقاً لمتطلبات الإنتاج، يمكن تجهيزها بالقوالب المقابلة، وذلك لتحقيق القطع الدقيق لمواد التعبئة والتغليف (القلب، المواد السالبة، الحجاب الحاجز، إلخ) والمغلف. آلة التراص: يتم استخدام هذه المعدات بشكل أساسي لتوفير عملية التراص لبطارية الليثيوم الكهربائية، والتي تتكون بشكل أساسي من جزأين رئيسيين: التراص عالي السرعة ودليل السرعة العالية.
وقت النشر: 11 أكتوبر 2022