Materiais da bateria - apresentação da folha de cobre da bateria
Alguns peritos salientam que a folha de cobre, que tem as vantagens da segurança, da elevada densidade energética e do baixo custo, pode substituir parcialmente as tradicionais bateriafolha de cobre e espera-se que atinja a produção em massa no segundo semestre de 2023, com uma taxa de penetração de 10% em 2025. A maioria das empresas também está atualmente a acumular I&D, e alguns fabricantes concluíram os preparativos para a produção e verificação de amostras, o que indica que a produção em massa de folha de cobre para baterias começará em breve.
Índice
O que é um coletor negativo de uma bateria de lítio?
Para compreender claramente a folha de cobre da bateria, temos de começar por perceber o que é um coletor. O coletor, como o nome indica, é a estrutura ou parte que reúne a corrente, refere-se principalmente à folha de metal das baterias de iões de lítio, que também pode incluir o terminal do pólo. A sua função é principalmente formar uma saída de corrente maior para o exterior, e a resistência interna deve ser tão pequena quanto possível para o melhor.
A função é reduzir a resistência interna da bateria e melhorar a eficiência de Coulomb, a estabilidade do ciclo e a multiplicidade da bateria. Além disso, o coletor tradicional, elétrodo negativo com folha de cobre, elétrodo positivo com folha de alumínio revestida a carbonoporque o alumínio e o cobre são condutores, têm boa ductilidade e são relativamente baratos.
O processo é ainda indefinido e controverso
A indústria de folhas de cobre para baterias está ainda na sua fase inicial e não existem ainda empresas de produção em massa. O principal processo de produção de folhas de cobre para baterias ainda não foi definido e é ainda controverso.
O atual processo de produção de folha de cobre para baterias inclui principalmente processos de um passo, dois passos e três passos. Além disso, a atual película de base da folha de cobre para baterias inclui principalmente PET e PP, dos quais o PP tem propriedades químicas mais estáveis do que o PET, mas os seus requisitos de equipamento são mais elevados e o processo é mais difícil de controlar.
À medida que o processo de industrialização avança, é mais provável que o processo com vantagem em termos de custo e rendimento seja reconhecido pelo mercado, e a coexistência de várias rotas de processo não pode ser excluída no futuro.
Vantagens da folha de cobre
Com a folha de cobre da bateria, a camada de polímero no meio do coletor composto derrete e interrompe o circuito quando ocorre um curto-circuito interno, o que pode suprimir a corrente de curto-circuito e controlar a fuga térmica da bateria, resolvendo assim fundamentalmente o problema da explosão e do incêndio da célula da bateria.
Além disso, a folha de cobre da bateria tem a vantagem de ser de baixo custo. O peso do coletor composto é mais de 50% inferior ao do coletor de metal puro, enquanto a densidade de energia da bateria pode ser aumentada em 5%-10%, com vantagens óbvias.
(一) Segurança elevada
As células com folha de cobre podem passar o teste de agulhamento: a fuga térmica não ocorre quando as células com colectores compósitos são agulhadas, principalmente porque.
(1) Quando a agulha é perfurada dentro da célula e ocorre um curto-circuito e aquece, a camada de polímero no meio do fluido composto derrete e interrompe o circuito, o que pode inibir a corrente de curto-circuito e controlar a fuga térmica da bateria, e fundamentalmente resolver o problema de explosão e incêndio da célula.
(2) O tamanho da rebarba gerada quando o coletor de fluido compósito é perfurado por agulhas é menor, e a probabilidade de curto-circuito interno é menor.
(二) Baixo custo
As folhas de cobre têm um maior potencial de redução de custos. No caso da folha de cobre puro, os custos das matérias-primas são relativamente elevados. A um preço de cobre de 60 000 RMB/tonelada, o custo unitário da folha de cobre para baterias é de 3,7 RMB/ping (excluindo impostos), dos quais o custo do cobre é de 2,85 RMB/ping, representando cerca de 77%. A folha de cobre PET pode reduzir a quantidade de cobre em 2/3, e o custo da matéria-prima diminui significativamente. De acordo com as estimativas, com um rendimento de 80%, o custo da folha de cobre PET após a produção em massa é de cerca de 2,85 RMB/m2, ou seja, 0,85 RMB/m2 inferior ao da folha de cobre para bateria (3,7 RMB/m2), e o custo continuará a diminuir com a melhoria contínua do rendimento.
(三) Elevada densidade energética
A folha de cobre tem um papel significativo na melhoria da densidade energética da bateria. Por um lado, a densidade dos materiais orgânicos é inferior à dos materiais metálicos, o que pode reduzir a massa total do coletor; por outro lado, a proporção da folha de cobre da bateria torna-se menor e a espessura torna-se mais fina, o que reduz ainda mais a massa do coletor.
Mede-se que a massa da folha de cobre da bateria composta PET de 6um com a mesma área é reduzida em cerca de 56,33% em comparação com a folha de cobre da bateria electrolítica de 6um, devido ao facto de o material PET ser mais leve do que o cobre. De acordo com a fórmula para calcular a densidade de energia da bateria de lítio: densidade de energia da massa = capacidade da bateria / massa da bateria, a redução da massa pode melhorar a densidade de energia com a mesma capacidade da bateria. Verifica-se que o MA/MC é mais leve em peso, 77% mais baixo em densidade do que a folha de cobre da bateria e 5%-10% mais alto em densidade de energia.
Progresso da indústria de folhas de cobre
Em termos de progresso, as empresas a montante, a meio e a jusante da cadeia industrial estão a preparar ativamente os campos relacionados com a folha de cobre PET, e cada uma delas concluiu geralmente a acumulação de investigação e desenvolvimento, e alguns fabricantes concluíram a preparação da produção e validação de amostras, e espera-se que a folha de cobre da bateria atinja o envio de lotes em 2023.
Entre as empresas de equipamento a montante, as empresas relevantes amadureceram a tecnologia de produção de equipamento de pulverização catódica por magnetrões de segunda geração. Entre os fabricantes de folhas de cobre PET a montante, a Jinmei planeia 350 milhões de ping de folhas de cobre/alumínio PET, que já alcançou uma produção estável e está a planear a produção em massa.
Entre os fabricantes de baterias a jusante, a CATL e a EVE, uma das fabricantes de baterias de lítio para veículos de duas rodasA empresa, que é uma das maiores empresas do sector, solicitou patentes relacionadas com colectores compósitos, fornecendo apoio técnico completo a jusante para a aplicação de folhas de cobre PET em baterias de lítio.
Expectativa de mercado - 13,7 mil milhões de euros até 2025
Acredita-se amplamente na indústria que a folha de cobre da bateria começará a industrialização em 2023, com um rápido aumento na taxa de penetração e um crescimento explosivo na indústria.
De acordo com os cálculos, a produção da indústria deverá atingir 200 milhões de ping em 2023, o que corresponde a uma procura de baterias de 17 gwh, e deverá atingir cerca de 800 milhões de ping em 2024, prevendo-se que a procura global atinja 2,9 mil milhões de ping em 2025, um espaço de 13,7 mil milhões e uma taxa de penetração de 10%; o equipamento de folha de cobre PET terá um espaço global de 14,4 mil milhões em 2025.
A longo prazo, espera-se que a taxa de penetração da folha de cobre para baterias compostas aumente para 22% em 2030, com a procura a atingir 19,2 mil milhões de ping, o espaço de mercado a atingir 77,1 mil milhões de RMB e o espaço de equipamento a atingir 18,8 mil milhões de RMB.
No entanto, embora a folha de cobre tenha vantagens em termos de segurança, custo e densidade energética, a espessura da camada metálica em ambos os lados da folha de cobre é geralmente de apenas 1 mícron, o que resulta numa elevada resistência da folha de cobre e numa capacidade limitada de sobrecorrente. Isto, por sua vez, afecta a eficiência global de carga e descarga da bateria.
Por conseguinte, acreditamos que a folha de cobre para baterias pode satisfazer os requisitos de carga e descarga 2C, mas pode vir a desafiá-la no futuro em áreas com necessidades de carga rápida. Com base no atual progresso técnico, para além do cenário de aplicação 4C puramente elétrico, espera-se que a folha de cobre seja mais competitiva nos mercados de armazenamento de energia, troca de baterias, veículos de gama baixa e média.
Caros leitores, o meu percurso profissional começou com um mestrado em Engenharia Eletrónica, após o qual me concentrei nos sistemas de troca de baterias de lítio. Como engenheiro de uma empresa de baterias de renome, não só contribuí com todo o meu coração para vários projectos bem sucedidos de estações de troca de baterias, como também adquiri uma vasta experiência. Através da minha escrita, pretendo partilhar convosco ideias e conhecimentos sobre a troca de baterias de motociclos.
Materiais da bateria - apresentação da folha de cobre da bateria
Alguns peritos salientam que a folha de cobre, que tem as vantagens da segurança, da elevada densidade energética e do baixo custo, pode substituir parcialmente as tradicionais bateria folha de cobre e espera-se que atinja a produção em massa no segundo semestre de 2023, com uma taxa de penetração de 10% em 2025. A maioria das empresas também está atualmente a acumular I&D, e alguns fabricantes concluíram os preparativos para a produção e verificação de amostras, o que indica que a produção em massa de folha de cobre para baterias começará em breve.
O que é um coletor negativo de uma bateria de lítio?
Para compreender claramente a folha de cobre da bateria, temos de começar por perceber o que é um coletor. O coletor, como o nome indica, é a estrutura ou parte que reúne a corrente, refere-se principalmente à folha de metal das baterias de iões de lítio, que também pode incluir o terminal do pólo. A sua função é principalmente formar uma saída de corrente maior para o exterior, e a resistência interna deve ser tão pequena quanto possível para o melhor.
A função é reduzir a resistência interna da bateria e melhorar a eficiência de Coulomb, a estabilidade do ciclo e a multiplicidade da bateria. Além disso, o coletor tradicional, elétrodo negativo com folha de cobre, elétrodo positivo com folha de alumínio revestida a carbonoporque o alumínio e o cobre são condutores, têm boa ductilidade e são relativamente baratos.
O processo é ainda indefinido e controverso
A indústria de folhas de cobre para baterias está ainda na sua fase inicial e não existem ainda empresas de produção em massa. O principal processo de produção de folhas de cobre para baterias ainda não foi definido e é ainda controverso.
O atual processo de produção de folha de cobre para baterias inclui principalmente processos de um passo, dois passos e três passos. Além disso, a atual película de base da folha de cobre para baterias inclui principalmente PET e PP, dos quais o PP tem propriedades químicas mais estáveis do que o PET, mas os seus requisitos de equipamento são mais elevados e o processo é mais difícil de controlar.
À medida que o processo de industrialização avança, é mais provável que o processo com vantagem em termos de custo e rendimento seja reconhecido pelo mercado, e a coexistência de várias rotas de processo não pode ser excluída no futuro.
Vantagens da folha de cobre
Com a folha de cobre da bateria, a camada de polímero no meio do coletor composto derrete e interrompe o circuito quando ocorre um curto-circuito interno, o que pode suprimir a corrente de curto-circuito e controlar a fuga térmica da bateria, resolvendo assim fundamentalmente o problema da explosão e do incêndio da célula da bateria.
Além disso, a folha de cobre da bateria tem a vantagem de ser de baixo custo. O peso do coletor composto é mais de 50% inferior ao do coletor de metal puro, enquanto a densidade de energia da bateria pode ser aumentada em 5%-10%, com vantagens óbvias.
(一) Segurança elevada
As células com folha de cobre podem passar o teste de agulhamento: a fuga térmica não ocorre quando as células com colectores compósitos são agulhadas, principalmente porque.
(1) Quando a agulha é perfurada dentro da célula e ocorre um curto-circuito e aquece, a camada de polímero no meio do fluido composto derrete e interrompe o circuito, o que pode inibir a corrente de curto-circuito e controlar a fuga térmica da bateria, e fundamentalmente resolver o problema de explosão e incêndio da célula.
(2) O tamanho da rebarba gerada quando o coletor de fluido compósito é perfurado por agulhas é menor, e a probabilidade de curto-circuito interno é menor.
(二) Baixo custo
As folhas de cobre têm um maior potencial de redução de custos. No caso da folha de cobre puro, os custos das matérias-primas são relativamente elevados. A um preço de cobre de 60 000 RMB/tonelada, o custo unitário da folha de cobre para baterias é de 3,7 RMB/ping (excluindo impostos), dos quais o custo do cobre é de 2,85 RMB/ping, representando cerca de 77%. A folha de cobre PET pode reduzir a quantidade de cobre em 2/3, e o custo da matéria-prima diminui significativamente. De acordo com as estimativas, com um rendimento de 80%, o custo da folha de cobre PET após a produção em massa é de cerca de 2,85 RMB/m2, ou seja, 0,85 RMB/m2 inferior ao da folha de cobre para bateria (3,7 RMB/m2), e o custo continuará a diminuir com a melhoria contínua do rendimento.
(三) Elevada densidade energética
A folha de cobre tem um papel significativo na melhoria da densidade energética da bateria. Por um lado, a densidade dos materiais orgânicos é inferior à dos materiais metálicos, o que pode reduzir a massa total do coletor; por outro lado, a proporção da folha de cobre da bateria torna-se menor e a espessura torna-se mais fina, o que reduz ainda mais a massa do coletor.
Mede-se que a massa da folha de cobre da bateria composta PET de 6um com a mesma área é reduzida em cerca de 56,33% em comparação com a folha de cobre da bateria electrolítica de 6um, devido ao facto de o material PET ser mais leve do que o cobre. De acordo com a fórmula para calcular a densidade de energia da bateria de lítio: densidade de energia da massa = capacidade da bateria / massa da bateria, a redução da massa pode melhorar a densidade de energia com a mesma capacidade da bateria. Verifica-se que o MA/MC é mais leve em peso, 77% mais baixo em densidade do que a folha de cobre da bateria e 5%-10% mais alto em densidade de energia.
Progresso da indústria de folhas de cobre
Em termos de progresso, as empresas a montante, a meio e a jusante da cadeia industrial estão a preparar ativamente os campos relacionados com a folha de cobre PET, e cada uma delas concluiu geralmente a acumulação de investigação e desenvolvimento, e alguns fabricantes concluíram a preparação da produção e validação de amostras, e espera-se que a folha de cobre da bateria atinja o envio de lotes em 2023.
Entre as empresas de equipamento a montante, as empresas relevantes amadureceram a tecnologia de produção de equipamento de pulverização catódica por magnetrões de segunda geração. Entre os fabricantes de folhas de cobre PET a montante, a Jinmei planeia 350 milhões de ping de folhas de cobre/alumínio PET, que já alcançou uma produção estável e está a planear a produção em massa.
Entre os fabricantes de baterias a jusante, a CATL e a EVE, uma das fabricantes de baterias de lítio para veículos de duas rodasA empresa, que é uma das maiores empresas do sector, solicitou patentes relacionadas com colectores compósitos, fornecendo apoio técnico completo a jusante para a aplicação de folhas de cobre PET em baterias de lítio.
Expectativa de mercado - 13,7 mil milhões de euros até 2025
Acredita-se amplamente na indústria que a folha de cobre da bateria começará a industrialização em 2023, com um rápido aumento na taxa de penetração e um crescimento explosivo na indústria.
De acordo com os cálculos, a produção da indústria deverá atingir 200 milhões de ping em 2023, o que corresponde a uma procura de baterias de 17 gwh, e deverá atingir cerca de 800 milhões de ping em 2024, prevendo-se que a procura global atinja 2,9 mil milhões de ping em 2025, um espaço de 13,7 mil milhões e uma taxa de penetração de 10%; o equipamento de folha de cobre PET terá um espaço global de 14,4 mil milhões em 2025.
A longo prazo, espera-se que a taxa de penetração da folha de cobre para baterias compostas aumente para 22% em 2030, com a procura a atingir 19,2 mil milhões de ping, o espaço de mercado a atingir 77,1 mil milhões de RMB e o espaço de equipamento a atingir 18,8 mil milhões de RMB.
No entanto, embora a folha de cobre tenha vantagens em termos de segurança, custo e densidade energética, a espessura da camada metálica em ambos os lados da folha de cobre é geralmente de apenas 1 mícron, o que resulta numa elevada resistência da folha de cobre e numa capacidade limitada de sobrecorrente. Isto, por sua vez, afecta a eficiência global de carga e descarga da bateria.
Por conseguinte, acreditamos que a folha de cobre para baterias pode satisfazer os requisitos de carga e descarga 2C, mas pode vir a desafiá-la no futuro em áreas com necessidades de carga rápida. Com base no atual progresso técnico, para além do cenário de aplicação 4C puramente elétrico, espera-se que a folha de cobre seja mais competitiva nos mercados de armazenamento de energia, troca de baterias, veículos de gama baixa e média.
Para mais artigos sobre materiais de iões de lítio, consultar os 10 principais fabricantes de material catódico para baterias de lítio na China, top 10 fabricante de material de manganato de lítio, carbonato de lítio.