Durante el período del “Decimotercer Plan Quinquenal”, la producción y ventas de vehículos de nueva energía en China han crecido rápidamente, ocupando el primer lugar en el mundo durante cinco años consecutivos.Se espera que el número de vehículos de nueva energía supere los 5 millones a finales de este año.Al mismo tiempo, siguen llegando buenas noticias desde China en la tecnología central de las baterías de nueva energía.Chen Liquan, de 80 años, la primera persona en la industria de baterías de litio de China, dirigió su equipo para desarrollar nuevos materiales para baterías.
Se lanza una nueva batería de litio de nanosilicio, con una capacidad cinco veces mayor que la de una batería de litio tradicional
Chen Liquan, un académico de 80 años de la Academia China de Ingeniería, es el fundador de la industria de baterías de litio de China.En la década de 1980, Chen Liquan y su equipo tomaron la iniciativa de realizar investigaciones sobre electrolitos sólidos y baterías secundarias de litio en China.En 1996, dirigió un equipo de investigación científica para desarrollar baterías de iones de litio por primera vez en China, tomó la iniciativa en la solución de los problemas científicos, tecnológicos y de ingeniería de la producción a gran escala de baterías de iones de litio nacionales y logró la industrialización. de baterías domésticas de iones de litio.
En Liyang, Jiangsu, Li Hong, un protegido del académico Chen Liquan, dirigió a su equipo para lograr un gran avance en una materia prima clave para las baterías de litio después de más de 20 años de investigación técnica y producción en masa en 2017.
El material de ánodo de nanosilicio es un nuevo material desarrollado de forma independiente por ellos.La capacidad de las pilas de botón fabricadas con él es cinco veces mayor que la de las tradicionales baterías de grafito-litio.
Luo Fei, director general de Tianmu Leading Battery Material Technology Co., Ltd.
El silicio existe ampliamente en la naturaleza y abunda en reservas.El componente principal de la arena es la sílice.Pero para convertir el silicio metálico en material de ánodo de silicio, se requiere un procesamiento especial.En el laboratorio, no es difícil completar dicho procesamiento, pero fabricar materiales de ánodo de silicio a nivel de toneladas requiere mucha investigación y experimentos técnicos.
El Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China ha estado investigando el nanosilicio desde 1996 y comenzó a construir una línea de producción de material de ánodo de silicio en 2012. No fue hasta 2017 que se construyó la primera línea de producción, que se ha ido ajustando continuamente. y revisado.Después de miles de fracasos, se produjeron en masa materiales de ánodos de silicio.Actualmente, la producción anual de materiales de ánodo de silicio para baterías de iones de litio de la fábrica de Liyang puede alcanzar las 2.000 toneladas.
Si los materiales de ánodo de silicio son una buena opción para mejorar la densidad de energía de las baterías de litio en el futuro, entonces la tecnología de baterías de estado sólido es una solución reconocida y eficaz para resolver problemas actuales como la seguridad y el ciclo de vida de las baterías de litio.En la actualidad, muchos países están desarrollando activamente baterías de estado sólido, y la investigación y el desarrollo de tecnología de baterías de litio de estado sólido en China también van a la par del mundo.
En esta fábrica de Liyang, los drones que utilizan baterías de litio de estado sólido desarrollados por un equipo dirigido por el profesor Li Hong tienen un alcance de crucero un 20 % mayor que el de los drones con las mismas especificaciones.El secreto reside en este material de color marrón oscuro, que es el material catódico de estado sólido desarrollado por el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China.
En 2018, se completó aquí el diseño y desarrollo de un sistema de batería de estado sólido de 300Wh/kg.Cuando se instala en un vehículo, puede duplicar la autonomía de crucero del vehículo.En 2019, la Academia de Ciencias de China estableció una línea de producción piloto de baterías de estado sólido en Liyang, Jiangsu.En mayo de este año, los productos comenzaron a utilizarse en productos de electrónica de consumo.
Sin embargo, Li Hong dijo a los periodistas que no se trata de una batería totalmente de estado sólido en el sentido completo, sino de una batería de estado cuasi sólido que se optimiza constantemente en la tecnología de batería de litio líquido.Si se desea que los automóviles tengan mayor autonomía, los teléfonos móviles tengan mayor tiempo de espera y nadie pueda hacerlo. Para que los aviones vuelen más alto y más lejos, es necesario desarrollar baterías de estado sólido más seguras y de mayor capacidad.
Nuevas baterías van surgiendo una tras otra y la “China eléctrica” está en construcción
No sólo el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China, muchas empresas también están explorando nuevas tecnologías y materiales para baterías de nueva energía.En una nueva empresa de energía en Zhuhai, Guangdong, un autobús totalmente eléctrico se está cargando en el área de demostración de carga de la empresa.
Después de cargar durante más de tres minutos, la energía restante aumentó del 33% a más del 60%.En sólo 8 minutos, el autobús estaba completamente cargado, mostrando un 99%.
Liang Gong dijo a los periodistas que las rutas de los autobuses urbanos son fijas y que el kilometraje para un viaje de ida y vuelta no excederá los 100 kilómetros.La carga durante el tiempo de descanso del conductor del autobús puede aprovechar al máximo las ventajas de que las baterías de titanato de litio se carguen rápidamente.Además, las baterías de titanato de litio tienen tiempos de ciclo.Ventajas de una larga vida.
En el instituto de investigación de baterías de esta empresa hay una batería de titanato de litio que ha sido sometida a pruebas de ciclos de carga y descarga desde 2014. Se ha cargado y descargado más de 30.000 veces en seis años.
En otro laboratorio, los técnicos demostraron a los periodistas las pruebas de caída, pinchazo y corte de baterías de titanato de litio.Especialmente después de que la aguja de acero penetró en la batería, no hubo quemaduras ni humo y la batería aún se podía usar normalmente.Además, las baterías de titanato de litio tienen un amplio rango de temperaturas ambiente.
Aunque las baterías de titanato de litio tienen las ventajas de una larga vida útil, alta seguridad y carga rápida, la densidad de energía de las baterías de titanato de litio no es lo suficientemente alta, solo aproximadamente la mitad que la de las baterías de litio.Por ello, se han centrado en escenarios de aplicación que no requieren alta densidad energética, como autobuses, vehículos especiales y centrales eléctricas de almacenamiento de energía.
En términos de investigación, desarrollo e industrialización de baterías de almacenamiento de energía, la batería de iones de sodio desarrollada por el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China ha iniciado el camino hacia la comercialización.En comparación con las baterías de plomo-ácido, las baterías de iones de sodio no solo son más pequeñas sino también mucho más livianas para la misma capacidad de almacenamiento.El peso de las baterías de iones de sodio del mismo volumen es inferior al 30% del de las baterías de plomo-ácido.En un coche turístico eléctrico de baja velocidad, la cantidad de electricidad almacenada en el mismo espacio aumenta un 60%.
En 2011, Hu Yongsheng, investigador del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China, que también estudió con el académico Chen Liquan, dirigió un equipo y comenzó a trabajar en la investigación y el desarrollo de la tecnología de baterías de iones de sodio.Después de 10 años de investigación técnica, se desarrolló una batería de iones de sodio, que es la capa inferior de la investigación y el desarrollo de baterías de iones de sodio en China y el mundo.y los campos de aplicación de productos están en una posición de liderazgo.
En comparación con las baterías de iones de litio, una de las mayores ventajas de las baterías de iones de sodio es que las materias primas están ampliamente distribuidas y son baratas.La materia prima para producir materiales de electrodos negativos es el carbón lavado.El precio por tonelada es de menos de mil yuanes, muy por debajo del precio de decenas de miles de yuanes por tonelada de grafito.Otro material, el carbonato de sodio, también es rico en recursos y barato.
Las baterías de iones de sodio no son fáciles de quemar, tienen buena seguridad y pueden funcionar a -40 grados Celsius.Sin embargo, la densidad energética no es tan buena como la de las baterías de litio.Actualmente, sólo se pueden utilizar en vehículos eléctricos de baja velocidad, centrales eléctricas de almacenamiento de energía y otros campos que requieren baja densidad energética.Sin embargo, el objetivo de las baterías de iones de sodio es utilizarlas como equipo de almacenamiento de energía, y se ha desarrollado un sistema de central eléctrica de almacenamiento de energía de 100 kilovatios-hora.
Con respecto a la dirección futura del desarrollo de las baterías eléctricas y las baterías de almacenamiento de energía, Chen Liquan, académico de la Academia de Ingeniería de China, cree que la seguridad y el costo siguen siendo los requisitos básicos para la investigación técnica sobre baterías eléctricas y baterías de almacenamiento de energía.En caso de escasez de energía tradicional, las baterías de almacenamiento de energía pueden promover la aplicación de energía renovable en la red, mejorar la contradicción entre el consumo de energía pico y valle y formar una estructura energética verde y sostenible.
[Observación de media hora] Superar los “puntos débiles” del desarrollo de nuevas energías
En las recomendaciones del gobierno central sobre el “14º Plan Quinquenal”, las nuevas energías y los vehículos de nueva energía, junto con la tecnología de la información de nueva generación, la biotecnología, los equipos de alta gama y los equipos aeroespaciales y marinos, figuran como industrias estratégicas emergentes que necesitan ser acelerado.Al mismo tiempo, se señaló que es necesario construir un motor de crecimiento para industrias estratégicas emergentes y cultivar nuevas tecnologías, nuevos productos, nuevos formatos de negocios y nuevos modelos.
En el programa, vimos que las instituciones de investigación científica y las empresas industriales están utilizando diferentes rutas técnicas para superar los "puntos débiles" del desarrollo de nuevas energías.En la actualidad, aunque el desarrollo de la nueva industria energética de mi país ha logrado ciertas ventajas de ser el primero en actuar, todavía enfrenta deficiencias de desarrollo y es necesario superar las tecnologías centrales.Estos están esperando que personas valientes escalen con sabiduría y superen con perseverancia.
Hora de publicación: 23-nov-2023