リチウムイオン電池の自動生産の必要性

新エネルギー車の開発は、パワーバッテリーの進歩と切り離せません。長年の開発の後、中国は、上流資源の開発から中流生産設備の製造、下流でのリチウム電池の応用まで、リチウム電池の完全な産業チェーンを形成しました。しかし、バッテリーのコストが高い、エネルギー密度が低い、距離が短いなどの問題はまだ解決されていません。

世界の他の国々と比較して、パワーバッテリー技術のレベルで中国と他の国々との間のギャップは何ですか？バッテリーの自動化とバッテリーの一貫性の関係は何ですか？どのバッテリーが安全ですか？バッテリーのリサイクルの見通しは？上記の質問に答えて、記者は山東玉皇化工科大学の主任研究員であるxuejiayuにインタビューした。そして全国の「千人計画」の特別な専門家。

リチウム電池の生産は自動化する必要があります

中国のエネルギーニュース：あなたは20年以上リチウムイオン電池を研究しています。海外から中国まで、リチウムイオン電池の安全性の基本は何だと思いますか？

Xue jiayu：リチウムイオン電池は25年前から開発されています。最初の20年間、主な応用分野は小型電化製品（携帯電話、ラップトップなど）に限定されていました。そのセキュリティは完全に対処されたことはありません。近年、電気自動車の開発に伴い、リチウム電池の開発は新たなクライマックスに突入しました。

多くの企業が業界に群がっています。しかし、結局のところ、それは企業の品質を生き残ることができる人でなければなりません。バッテリーの安全性について話すために、まず第一にバッテリー性能の一貫性を確保するために、さもなければバッテリーの安全性は問題外です。

ご存知のように、テスラはリチウム業界の業界標準である18650バッテリーを使用しており、以前は主にラップトップコンピューター製品で使用されていました。テスラは、自動車に組み込まれた何千もの18,650個のバッテリーを電源として使用しています。非常に多くのバッテリーを組み合わせると、各バッテリーに2本のはんだ付けワイヤー（1本はプラスと1本はマイナス）があるため、接続ワイヤーが多くなり、はんだ付けが緩むとバッテリーの機能が失われる可能性があります。テスラが18650バッテリーを使用したのはなぜですか？電気自動車用に特別に設計されたものではありませんが、18650バッテリーは業界で最も古い製品、つまり業界のベンチマークです。それは比較的完全な安全保護システムとより良い製品の一貫性を持っています。大容量のシングルバッテリーが18650の一貫性を達成できる場合、人々は確かに大容量のパワーバッテリーを使用します。これにより、はんだ接合の数が減り、信頼性が向上します。

中国のエネルギーニュース：中国のリチウム電池の寿命は楽観的ではありませんが、どう思いますか？

Xue jiayu：簡単な例を挙げると、中国の張北にあるfengfeng貯蔵および輸送デモンストレーションステーションは、中国の有名なリチウム電池メーカーによって製造されたものを含むエネルギー貯蔵電池を設置しました。 4〜5年の運用後、電池はほぼ交換されています。つまり、通常のリチウム電池の寿命は、エネルギー貯蔵アプリケーションのニーズを満たすにはまだ十分ではありません。このようなリチウムイオン電池は、5〜8年間、電池を交換せずに電気自動車で運転することはほとんど不可能です。

中国のエネルギーニュース：電力リチウムイオン電池の分野で中国と世界の間に大きなギャップはありますか？

Xue jiayu：世界のリチウム電池の生産は主にアジアで行われており、日本、韓国、中国の3つの主要なプレーヤーがいます。中国と日本と韓国の間の主な技術的ギャップは、自動化と電池化学の確かな研究にあります。これまで、中国の携帯電話用リチウムイオン電池メーカーは、主に電池生産の自動化により、日本や韓国のメーカーと競争することができませんでした。自動化されたバッテリーは、多くの場合、手作業またはいわゆる「クリティカルプロセス自動化」によって製造される製品よりも一貫性のある製品を製造します。製品の一貫性は良好で、相対的な安全性は高くなっています。

現在、パワーバッテリー市場の台頭に伴い、製品の一貫性は小型バッテリーよりも高い要件が提唱されています。これは、中国のリチウム電気企業のアップグレードを促進するだけでなく、活力の輝きでもあります。電気自動車とエネルギー貯蔵に対する中国政府の強力な支援は大きなプラスです。中国のリチウム-電気企業はこの機会をつかむ必要があります。中国はパワーバッテリーを作るための現金で一杯なので、自動リチウム生産が可能です。

中国のエネルギーニュース：バッテリーの一貫性とバッテリー生産の自動化の間に必要な関係はありますか？

Xue jiayu：それは確かです。リチウム電池の製造には自動化が必要であり、半自動よりも完全に自動化されています。例えば、半自動生産ラインでの取り扱いの過程で、バッテリーが誤って地面に落ち、表面に見えない内部の怪我を引き起こし、バッテリーの性能に不可逆的な損傷を与える可能性があります。リチウム電池の製造工程では人が最も変動しやすい要素ですが、自動機械は通常の操作では基本的に同じです。したがって、リチウム電池を自動化することによってのみ、製品の一貫性を最大化できます。

中国のエネルギーニュース：現在、国はインダストリー4.0を提唱しており、自動化は多くの企業に採用されています。

Xue jiayu：自動生産の過程で、高度な機器だけが良いバッテリー製品を作ることができません。たとえば、機器一式を日本から輸入しても、日本と同じ品質のバッテリーを製造できない場合は、自動化機器の使用方法を知っているエンジニアリングチームが必要です。また、会社の上級管理職の経営理念を変える必要があります。自動化された生産のコストはまだ高いです。適格な製品を効率的に製造できますが、非適格な不良品を効率的に製造することもできます。現在、国内の工場は完全な自動化生産を達成できるか、無人のワークショップ企業は多くありません。中国の多くの大企業やグループは、自動化された生産ラインに多額の投資を行ってきました。投資は問題ではありませんが、自動化された生産ラインと会社システムの完全なセットを構築、運用、保守する方法を知っている技術者と管理者がいるかどうか。

チタン酸リチウム電池が戻ってくる可能性があります

中国のエネルギーニュース：現在、国内外で電気自動車のバッテリー爆発、比較的安全性の高いリチウムバッテリー分野の事例が一般的に報告されていますか？

Xue jiayu：現在のチタン酸リチウム電池は、寿命が最も長く、安全性が最も高い電池です。ライフサイクルに関しては、通常のリチウムイオン電池は約1000〜2000サイクルですが、チタン酸リチウムは1万〜2万サイクルです。さらに、チタン酸リチウム電池は優れた電力特性と高温および低温性能を備えており、唯一の欠点は低エネルギー密度です。以前は、技術的に対処されていた問題であるチタン酸リチウム電池の膨満感が懸念されていました。チタン酸リチウム電池の大量生産技術も成熟していますが、多くのリチウム電池企業は、チタン酸リチウム電池の大量生産の技術的本質を実際に習得していません。

もちろん、チタン酸リチウム材料の安全性を一方的に強調することも間違っています。電気自動車の電力システム全体はシステムエンジニアリングであり、その一部が安全事故を引き起こす可能性があります。

中国のエネルギーニュース：チタン酸リチウム電池の主な用途は何ですか？

Xue jiayu：チタン酸リチウム電池は新エネルギー車で一定のシェアを持っていますが、エネルギー密度が低いため、主流の製品になるのは容易ではありません。しかし、それは比較的軽い重量を必要とするので、それはエネルギー貯蔵において多くの可能性を秘めています。チタン酸リチウム電池のライフサイクルと低コストを考えると、この技術は非常に魅力的です。現在のリチウムイオンエネルギー蓄電池と比較すると、チタン酸リチウム電池の寿命は15年の5倍です。チタン酸リチウム電池を使用する場合、電池の交換、ダウンタイム、デバッグとメンテナンス、および新旧の電池の混合使用によって発生する可能性のあるトラブルなどのコストは、これらの面でかなりの節約になります。バッテリーが自動車の電力またはエネルギー貯蔵に使用されるかどうかにかかわらず、最も基本的な性能要件は、優れた一貫性と高コスト性能です。

中国のエネルギーニュース：リチウム空気電池、全固体電池、グラフェン電池など、他の種類の電池はどうですか？

Xue jiayu：現在、リチウム空気電池と全固体電池については、まだまだ解決すべき実験室の問題がたくさんあり、工業化にはほど遠いです。グラフェン電池のいわゆる優れた性能は、この材料のいくつかの特性が理論計算によって増幅されているため、信じがたいものです。

リサイクルの難しさ

中国のエネルギーニュース：パワーバッテリーのリサイクルまたはカスケード利用について、業界ではさまざまな意見があります。無駄を省くためにエシェロンで使用できると考える人もいますが、操作できないと考える人もいます。どう思いますか？

Xue jiayu：率直に言って、私はカスケードの利用についてあまり楽観的ではありません。その理由は、バッテリーは異なり、一貫性があり、製造と使用の履歴が異なるため、バッテリーを組み合わせるのは簡単な作業ではありません。

中国のエネルギーニュース：バッテリーの一貫性をテストする方法はありませんか？

Xue jiayu：はい、でもそれはとても難しいです！良好な一貫性とは、ライフサイクルサイクル全体の一貫性または動的な一貫性を指します。具体的には、バッテリーのグループは、バッテリーの実際の長寿命にわたって、少なくとも発散のない狭帯域で、同じ容量と内部抵抗を持つ必要があります。しかし実際には、ある未知の瞬間のバッテリーのグループには、容量の減少または内部抵抗の増加の程度が異なる1つまたは複数のバッテリーが含まれている場合があります。このように、充電するとき、バッテリーのグループ全体にも適用できる平均電力量は、容量が低下したバッテリーを過充電します。これは、火災や爆発を引き起こす可能性のある潜在的な安全上の問題です。したがって、バッテリーが取得する充電量は、最悪のバッテリーによって異なります。

バッテリーパック内の各セルの一貫性は重要です。さまざまな履歴、製造元の日付、および完全に明確ではない正極と負極の原材料レシピを備えたバッテリーを組み合わせるのは悪夢になる可能性があります。一部の制御は電源管理システム（BMS）を介して実行できますが、制御機能には制限があります。古いバッテリーの安全性を保証することは困難です。

中国のエネルギーニュース：使用済みバッテリーを資源としてリサイクルするのはどうですか？

Xue jiayu：以前のリチウム電池のリサイクルでは、リサイクル価値のある主な元素はコバルトとニッケルでした。州は資源のリサイクルを奨励しており、予防策を講じることに問題はありません。産業規模の継続的な拡大に伴い、資源回収によりリチウム電池産業チェーン全体が閉ループを形成し、産業の発展に貢献しています。しかし、ビジネスの観点からは、リサイクルは不採算のビジネスです。州は、リチウム電池の産業チェーンの環境保護と調和を維持するために、リサイクルと資源の利用を助成するか、電池リサイクル企業を助成するために産業チェーンのいくつかの高収益リンクからの利益を差し控える必要があるかもしれません。

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