¿Cómo están cambiando las tendencias en la industria de baterías de litio de China?
Los datos principales de este artículo: Gastos de I + D de las empresas que cotizan en bolsa en el sector de las baterías de litio.
Descripción estadística del calibre del texto completo: 1) El número; de artículos publicados se mide en "litio".
Batería" es la palabra clave, seleccione "China" y "papel" para filtrar. 2) El tiempo estadístico es a partir del 17 de agosto de 2022. 3) Si hay Si hay calibres estadísticos especiales, estará en la parte inferior del cuadro. Haga una explicación
Descripción general de la tecnología de baterías de litio
1. Principios y tipos técnicos. (1) Principios técnicos de las baterías de litio
La batería de iones de litio es una batería recargable que se basa principalmente en el movimiento de iones de litio entre los electrodos positivo y negativo. Durante el proceso de carga y descarga, Li+ se intercala y. desintercalado entre los dos electrodos: cuando la batería se está cargando, el Li+ se desprende del electrodo positivo, el electrodo negativo se incrusta a través del electrolito y el electrodo negativo se encuentra en un estado rico en litio;
(2) Clasificación de las baterías de litio
Según el material del electrolito, la forma de la batería y el material de embalaje, según diferentes métodos de clasificación, como materiales del cátodo y campos de aplicación, baterías de litio. se puede dividir en las siguientes categorías:
2. Panorama tecnológico: subdividido en cuatro campos técnicos
De las baterías de litio, en términos de composición, la tecnología de baterías de litio incluye principalmente cuatro campos técnicos principales. : materiales catódicos, electrolitos y separadores. Entre ellos, los materiales catódicos incluyen principalmente fosfato de hierro y litio, cátodos ternarios, manganato de litio, etc. Los materiales anódicos incluyen principalmente materiales a base de carbono y los materiales no basados en carbono incluyen principalmente electrolitos líquidos. , electrolitos compuestos sólido-líquido y electrolitos sólidos; los separadores incluyen principalmente separadores secos y separadores húmedos.
El desarrollo de la tecnología de baterías de litio: la evolución de los materiales de electrodos positivos y negativos impulsa el desarrollo.
Desde la aparición de la primera batería de litio en la década de 1970 hasta hace más de cincuenta años, las baterías de iones de litio se han desarrollado constantemente. El material del ánodo se ha desarrollado desde el metal de litio hasta los materiales de carbono, y luego ha intentado volver al metal de litio. Los materiales catódicos también se enriquecen constantemente y se han lanzado uno tras otro óxido de cobalto de litio, manganato de litio, fosfato ferroso de litio y materiales ternarios.
Antecedentes de la política de tecnología de baterías de litio: apoyo político y mejora del nivel técnico
. p>En los últimos años, mi país ha propuesto una serie de políticas relacionadas con el desarrollo de la tecnología de baterías de iones de litio, ha acelerado el desarrollo de la cadena industrial de baterías de iones de litio, ha estandarizado el sistema técnico, de seguridad y el sistema de reciclaje de baterías de litio y mejoró constantemente el nivel de la tecnología de baterías de litio.
El estado de desarrollo de la tecnología de baterías de litio
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(1) Proyectos clave del plan nacional de I+D
Según los proyectos clave nacionales de I+D anunciados, de 2018 a 2021, China tiene 18 proyectos clave nacionales de I+D relacionados con la tecnología de baterías de litio. para los proyectos nacionales clave de I+D son los fondos financieros centrales, y los fondos financieros para un proyecto superan los 200 millones de yuanes
(2) Gastos de I+D de las empresas que cotizan en bolsa A
. Después de años de desarrollo, la industria de las baterías de litio se ha vuelto relativamente madura, pero el nivel general de inversión en I + D en la industria no es muy alto. En cuanto al mercado de acciones A, de 2017 a 2021, los gastos totales en I + D de las empresas que cotizan en mi país. El sector de baterías de litio del país ha aumentado año tras año. En el primer trimestre de 2022, los gastos totales en I+D de las empresas que cotizan en bolsa en el sector de las baterías de litio fueron de aproximadamente 4.675 millones de yuanes.
2. Resultados de investigación e innovación en tecnología de baterías de litio
(1) Número de artículos publicados
A juzgar por el número de artículos publicados sobre baterías de litio, a partir de 2010, el número de artículos publicados sobre baterías de litio en mi país aumenta año tras año, lo que demuestra que el entusiasmo por la investigación sobre las baterías de litio sigue aumentando. Hasta agosto de 2022, se han publicado en China 69.366 artículos relacionados con las baterías de litio.
Nota: El tiempo estadístico es a agosto de 2022.
(2) Puntos calientes de innovación tecnológica
A través de la nube de palabras de innovación, comprenda las palabras clave técnicas más populares en el campo de la tecnología de baterías de litio y analice los últimos temas clave de I + D en este campo de la tecnología. Smart Bud extrajo las palabras clave más comunes entre las 5.000 patentes recientes en este campo técnico. Entre ellas, palabras clave como materiales catódicos, materiales anódicos, electrolitos y colectores de corriente implican una gran cantidad de patentes, lo que indica que la I + D y la innovación recientes en. El campo de las baterías de litio se concentra en materiales de ánodo positivo, electrolitos y otros campos.
(3) Áreas de interés de las patentes
Desde la perspectiva de las áreas de interés de las patentes de baterías de litio, las áreas de interés actuales de las patentes de baterías de litio son obvias y se centran principalmente en las baterías de litio y las baterías de iones de litio. , materiales catódicos, materiales electrodos negativos, electrolitos, etc.
Análisis comparativo de las principales tecnologías de baterías de litio
Analizando las características técnicas de las baterías de fosfato de litio hierro y las baterías de litio ternarias, se puede comprobar que las baterías de fosfato de litio hierro tienen grandes ventajas en cuanto a Seguridad, economía y materias primas Tiene ventajas obvias en términos de riqueza y ciclo de vida, mientras que las baterías de litio ternarias tienen ventajas obvias en densidad de energía, rendimiento a baja temperatura, eficiencia de carga, etc. Por lo tanto, la tecnología de baterías de fosfato de hierro y litio es más adecuada para autobuses de corta distancia (modelos de gama baja), bicicletas eléctricas, almacenamiento de energía y otros escenarios. La tecnología de baterías de litio ternarias es más adecuada para autobuses de larga distancia (modelos de gama alta); Electrónica de consumo, medicina y otros escenarios.
Puntos débiles y avances en el desarrollo de la tecnología de baterías de litio
1. Puntos débiles en el desarrollo de la tecnología de baterías de litio
(1) Falta de aplicación industrial de materiales de electrodos positivos y negativos de alta densidad de energía.
Aunque el rápido desarrollo de la tecnología y el mercado de las baterías de iones de litio ha mejorado significativamente la densidad de energía de las baterías de iones de litio, faltan materiales catódicos viables en el futuro para seguir aumentando la densidad de energía de las baterías de iones de litio. Baterías de iones de litio, que aportan a la industria de las baterías de iones de litio El desarrollo sostenible plantea enormes desafíos.
(2) Es necesario resolver urgentemente los problemas de seguridad de las baterías de iones de litio.
Por otro lado, la seguridad de las baterías de iones de litio es también uno de los puntos débiles en el desarrollo de la tecnología de baterías de iones de litio. La causa principal de los problemas de seguridad de las baterías de iones de litio es principalmente el descontrol térmico de la batería. La razón principal es que las baterías de iones de litio tienen fuertes condiciones explosivas y sustancias inflamables como los compuestos lipídicos orgánicos inflamables de bajo punto de fusión y los materiales de ánodo de grafito se convertirán en los "combustibles" correspondientes. Una gestión térmica inadecuada durante la carga, descarga y funcionamiento se convertirá en la mecha de accidentes de seguridad de las baterías de litio y, eventualmente, provocará accidentes por explosión.
2. Avances en el desarrollo de la tecnología de baterías de litio
(1) Diseño estructural innovador de baterías de litio
La innovación en la integración de celdas de baterías de litio es la Primer paso en el desarrollo de baterías de litio. Importantes innovaciones estructurales, como CTP (Cell To
Pack), omiten el enlace de módulo estandarizado e integran directamente las celdas en el paquete de baterías para aumentar la densidad de energía.
(2) Tecnología de baterías de estado sólido
Actualmente, las baterías de iones de litio se enfrentan al problema de la falta de seguridad. Las baterías de estado sólido pueden superar las limitaciones de las baterías de iones de litio en términos de seguridad, densidad de energía, rango de temperatura, etc.
Dirección y tendencia del desarrollo de la tecnología de baterías de litio: la densidad de energía de la batería aumentará en el corto plazo y las rutas técnicas se diversificarán en el largo plazo.
A corto plazo, la mejora de la densidad energética de las baterías de litio se logra principalmente mediante actualizaciones iterativas de los sistemas de materiales existentes y la innovación en las estructuras de las baterías. Entre ellas, las actualizaciones iterativas de los sistemas de materiales de baterías de litio incluyen actualizaciones iterativas de materiales de electrodos positivos y negativos, electrolitos y separadores; las innovaciones en la estructura de las baterías incluyen mejoras estructurales y simplificaciones de celdas, módulos y métodos de empaquetado;
A largo plazo, debido al bajo límite superior de densidad de energía de las baterías de fosfato de hierro y litio, para satisfacer diferentes necesidades en diferentes escenarios de aplicación, la ruta técnica de las baterías de litio se desarrollará en una dirección diversificada. . Además de las baterías de ferrita de litio y las baterías de litio ternarias, está mejorando la tendencia de desarrollo técnico de las nuevas baterías de litio, como las baterías de estado sólido, las baterías de fosfato de manganeso y las baterías a base de manganeso ricas en litio.
El Instituto de Estrategia de Neutralidad de Carbono con Mirada al Futuro se centra en políticas, tecnologías y productos en el campo de la neutralidad de carbono, apunta a la vanguardia de la ciencia y la tecnología internacionales, atiende las principales necesidades estratégicas del país y lleva a cabo actividades organizadas. e investigación planificada en torno a la "neutralidad de carbono" Investigación científica, promover la transformación y promoción de logros tecnológicos neutrales en carbono, encontrar avances tecnológicos para la innovación corporativa y brindar a los gobiernos de todos los niveles consultoría de gestión y consultoría técnica sobre caminos estratégicos para los picos de emisiones de dióxido de carbono. y la neutralidad de carbono. El decano Dr. Xu Wenqiang se graduó de la Universidad de California, Berkeley. Durante más de 20 años, ha estado profundamente comprometida con la investigación básica, el desarrollo de productos y la industrialización en campos como la energía limpia con bajas emisiones de carbono y los materiales ecológicos. Posee 55 patentes y 33 artículos, ha lanzado más de 30 productos al mercado, ha creado un valor comercial de 5 mil millones de yuanes y se centra en la investigación de energías limpias, como la energía del hidrógeno, la energía solar y el almacenamiento de energía.
Los datos anteriores se refieren al "Informe de consultoría estratégica sobre previsión de tendencias tecnológicas de la industria de baterías de litio y valor de inversión" del Instituto de Investigación Industrial Qianzhan.