松下在特斯拉超级工厂内的锂离子电池工厂负责生产 2170 尺寸* 1 圆柱形电池单元,用于特斯拉的储能系统和新款“Model 3”轿车,该轿车于 2017 年 7 月开始生产。高性能圆柱形“2170 电池”由特斯拉和松下联合设计和制造,以最佳外形尺寸为电动汽车 (EV) 和能源产品提供最佳性能和最低生产成本。松下和特斯拉正在对超级工厂进行分阶段投资,该工厂的锂离子电池单元年产能将达到 35 GWh* 2 /年,超过 2013 年全球产量。松下估计,全球
电动汽车 (EV)、混合动力汽车 (HEV) 及其发展的关键随着电池的发展,对电池充电器的需求将会增加。这是不可避免的。在这些车辆中,主要能源或作为一级辅助能源的高能量密度电池的性能不取决于电池单元的设计。电池单元如何使用,还取决于充电。因此,在 EV 和 HEV 电池的使用和开发中,充电器起着至关重要的作用。电池单元效率低下,不应使用会降低其性能和寿命的充电器进行充电。通过应用测试系统、研发研究和场景测试可以提高电池的性能。
摘要:电池设计工作通常优先考虑提高活性材料的能量密度及其利用率。然而,优化电池单元和电池组级别的热管理系统也是实现与任务相关的电池设计的关键。电池热管理系统负责管理电池单元的热分布,对于平衡电池性能和寿命至关重要。设计这样的系统需要考虑电池单元和电池组内的众多热源。本文总结了使用等温电池量热法在几种商用锂离子电池单元中观察到的发热特性。主要重点是评估温度、C 速率和形成周期的影响。此外,模块级特性显示了模块互连产生的大量额外热量。在每个级别表征热特征有助于在设计、生产和特性阶段为制造提供信息,否则在整个电池组级别可能无法考虑到这些信息。对 5 kWh 电池组的进一步测试表明,由于冷却布置效率低下,可能会出现相当大的温度不均匀性。为了缓解这种挑战,提出了一种结合热特性和多领域建模的方法,提供了一种无需构建昂贵的模块原型的解决方案。
3. 行业和技术路线图。 .�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�. 26 3.1. 电池材料 .�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�. 29 3.1.1.正极材料���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 29 3.1.2. 正极材料产能 �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 35 3.1.3. 负极材料�� ...其他电池组件 ���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 41 3.1.6. 按化学成分划分的电池生产能力 �������������������������������������������������������������������������� 43 3.2. 电池单元 �. ...电池单元设计趋势 �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 45 3.2.2. 电池生产趋势 �� ... 49 3.2.3. 按制造商位置和来源划分的电池生产能力 ������������������������������������������������������������������������������������������ 53 3.2.4. 按格式划分的电池生产能力 ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 55 3.2.5. 生产实施和行业结构的合理性 �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 57 3.3.电池组和系统 �.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�. 59 3.4. 电池回收 �.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�. 65
通过强大的激光焊接工艺获得更好的电池单元 Dr.阿伦大学激光应用中心的 Markus Hofele 在慕尼黑展示研究成果
Ultium 提议在俄亥俄州洛兹敦 (Lordstown) 建设一个新建的制造工厂,在田纳西州斯普林希尔 (Spring Hill) 附近新建一个 280 万平方英尺的制造工厂和一个 12 万平方英尺的回收工厂,并在密歇根州兰辛 (Lansing) 附近建设一个规模待定的制造工厂。这三个制造工厂将采用最先进的制造工艺,高效生产电池单元,减少浪费。在斯普林希尔和洛兹敦生产的电池单元主要用于通用汽车在现有的田纳西州斯普林希尔、安大略英格索尔以及密歇根州哈姆特拉克和奥里恩汽车装配厂组装的全电动汽车 (EV) 系列。这些零排放电动汽车将取代内燃机汽车及其相关排放物,如导致全球变暖的臭氧前体、PM 和温室气体,这与 ATVM 计划的主要目标一致。对 Ultium 项目的资金支持将有助于将电池单元和电池推向市场并得到更广泛的应用,同时有助于扩大零排放推进,从而减少全国空气污染物和人为温室气体的总体排放。
由于电池对于面向未来的能源转型至关重要,各国政府和行业正在大力投资开发新的能源存储系统。其中的一个重要部分是寻找替代材料来替代锂、镍和钴等目前用于锂离子电池的材料。本报告从安全角度概述了大规模电池存储领域的一些关键发展。结论是,每种新型电池都存在风险。原则上,新一代锂离子电池的风险与目前的锂离子电池相同。热失控的安全问题及其相关的有毒云、电池起火、蒸汽云爆炸或闪火等影响,在所有锂离子亚型中仍然存在。虽然固态电池的引入将降低这些影响的概率和严重程度,但上述影响不会完全消除。由于这些影响的性质相似,系统结构相同,我们预计与目前的锂离子电池相比,其抑制程度只会有有限的改善。钠离子电池的安全风险与锂离子电池相似。科学实验表明,钠离子电池单元也可能发生热失控。但是,由于钠离子电池的能量密度较低,这种热失控的速度和严重程度可能略低于锂离子电池单元。由于钠离子电池系统也由精心包装的电池单元组成,因此在事故期间几乎不可能冷却电池单元,因此可抑制性预计也会受到挫折。在首批锂离子固态电池推出后,钠离子固态电池也将很快推出,从而提高安全性。至于氧化还原液流电池,已发现所有子类型都含有有毒物质作为系统的活性物质。因此,氧化还原液流电池的安全风险主要具有毒性。没有发现这种主要类别电池发生热失控的证据,并且包括液体在内的活性物质不易燃(氢溴电池中的氢气除外)。因此,从某种意义上来说,涉及氧化还原液流电池的事故与有毒液体泄漏或溢出的性质相似。荷兰现行的 IBGS(危险材料事故响应)程序可以为抑制此类事故提供指导。
清洁投资监视器目前正在美国跟踪75 ev的制造设施,这些设施正在运营,正在建设或已宣布(特定地点和建筑时间表)以来。这包括制造汽车和轻型卡车的工厂,以及制造中型和重型公共汽车和卡车的工厂,并包括电池电动汽车和插电式混合动力电动汽车。此外,CIM数据库制造电池电池单元和/或模块中大约有100个设施,这些电池单元和/或模块正在宣布,正在建设或已宣布。还有其他设施产生电极活动材料和关键矿物质,这些设施未包括在此计数中。预计与电动汽车相关的对关键矿物质和电极活动材料的需求可能来自运营,建设和宣布的国内设施是一个重要的问题,我们将在未来的报告中探讨。
该项目包括1,184个电池能量存储单元,每个存储单元都有集成的火灾抑制和通风。该系统将提供99 MW [AC]的额定功率容量和396 MWH的能量存储容量。本计划中提供的统计数据和估计是基于SYL电池(SYL)340.48 kWh Golden Sigma电池储能系统。18(18)至19(19)个电池单元将在每个混凝土垫基础上分组在一起。每个基金会将包括三到四个额外的电池单元(增强湾)的区域。单位主要由诸如锂离子(锂离子)电池,钢,铜,塑料和环氧树脂等材料组成。如果在使用寿命结束之前退役,则电池组可能在转售市场中具有价值,具体取决于其状况。