Eine kurze Diskussion über Die Aufgabe von LG Energy Solution aus der Forschung und Entwicklung prismatischer Zellen.
Inhaltsverzeichnis
Zellentwicklung und -management
Drei Arten von Zellen: ähnlicher Herkunft mit unterschiedlichen Funktionalitäten
Batteriehersteller: die Entwicklung mehrerer technischer Wege
Technologierouten: Ergänzung und Konkurrenz
Zusammenfassung
Zellentwicklung und -management
Laut koreanischem Medienunternehmen Der Elek (14. September) LG Energy Solution hat die Einstellung der Entwicklung prismatischer Zellen angekündigt und konzentriert sich stattdessen auf die Produktion von Pouch-Zellen.
Basierend auf der Verpackungsform, Lithiumbatterien werden überwiegend in Pouch-Zellen, zylindrische Zellen und prismatische Zellen unterteilt. Diese drei Optionen haben auf dem Markt eine gewisse Größenordnung erreicht, aber wird der Schritt von LG Energy Solution zu Veränderungen im Branchenlayout führen?
Drei Arten von Zellen: ähnlicher Herkunft mit unterschiedlichen Funktionalitäten
Pouch-Zellen, zylindrische Zellen und prismatische Zellen wurden alle aus 3C-Batterietechnologien entwickelt, ihre Eigenschaften unterscheiden sich jedoch je nach Struktur.
Die Jellyroll der Pouch-Zelle ist mit einer Struktur überzogen, die der der Aluminium-Kunststoff-Folie auf den Polstücken ähnelt. Aufgrund dieser weichen Struktur erhielt diese Zelle den Namen „Beutelzelle“. Die Pouch-Zelle zeichnet sich durch eine hohe Energiedichte und eine hervorragende Wärmeableitungsleistung aus.
Der Name der zylindrischen Zelle geht auf das Rollen der Biskuitrolle zu einer Säule zurück, deren Außenseite mit einer zylindrischen Stahl- oder Aluminiumhülle versehen ist. Diese zylindrische Zelle zeichnet sich durch geringe Größe und hohe Produktionseffizienz aus.
Die prismatische Zelle ist der am weitesten verbreitete Batteriezellentyp in Lithium-basierten Strom. Es ist von einer rechteckigen Aluminiumhülle umhüllt, verfügt über einen eingebauten Akku, ist mit Elektrolyten gefüllt und mit einer oberen Abdeckung versiegelt, um eine relativ unabhängige elektrochemische Einheit zu bilden.
Nach fast zehnjähriger Entwicklungszeit wird die technische Ausrichtung dieser drei Zellen immer klarer.
Die Pouch-Zelle bietet inhärente Vorteile bei Masse und Energiedichte und sprengt ständig Grenzen. Derzeit besteht die Forschungs- und Entwicklungsrichtung dieser Zelle darin, eine Reihe von Problemen zu lösen, die durch die Gasproduktion innerhalb der Batteriezelle verursacht werden.
Die zylindrische Zelle bietet einen zunehmend wachsenden Durchmesser und eine zunehmend größere Zellkapazität. Ausgehend von der ursprünglichen 18650 (Durchmesser 18 mm) ging es dann zur 21700, dann zur späteren 34er-Serie und nun zur beliebten 4680.
Die strukturellen Vorteile der prismatischen Zelle kommen dank kontinuierlicher Fortschritte in der Materialforschung und -entwicklung ans Licht. Die traditionelle Stahlhülle wurde durch eine hochfeste Aluminiumhülle ersetzt, was die Masse-Energie-Dichte auf ein höheres Niveau hebt. Entwicklungen in der Laserschweißtechnologie haben auch das Problem der Schweißfestigkeit zwischen der Schale und der oberen Abdeckung gelöst. Darüber hinaus hat die Einführung der Laminierung und der Kathoden-Tab-Side-Out-Technologie zu Durchbrüchen bei den Herausforderungen der Raumnutzung geführt.
Bei allen „Gimmick“-Produkten, die Batteriefabriken in den letzten Jahren auf den Markt gebracht haben – sei es die „Blade“-Batterie, die „Magazin“-Batterie oder die „Kirin“-Batterie –, war die Basis immer die prismatische Zelle. Dies spiegelte sich im Markt für Elektrofahrzeugbatterien wider, der zeigte, dass die im Jahr 2021 installierten prismatischen Batterien 121 GWh erreichten, was 81 % entspricht (aus den Daten des Marktberichts für Elektrofahrzeugbatterien von CITIC Securities 2021).
Batteriehersteller: die Entwicklung mehrerer technischer Wege
Jedes Batterieunternehmen wählt bei der anfänglichen Planung einen technischen Weg. Beispielsweise entstand die zylindrische Zellenroute von Panasonic aus der erfolgreichen Anwendung der 18650-Zellen in Laptops und den damit verbundenen technischen Fortschritten. Der Weg von BYD zu prismatischen Aluminiumgehäusen hängt mit der Verwendung von OEM-Batterien für Nokia zusammen.
Aufgrund der laufenden Forschung und Entwicklung neuer Technologien sowie der Veränderungen in Angebots- und Nachfragemustern auf dem Markt wird die überwiegende Mehrheit der Batteriehersteller nun jedoch mehrere technische Wege entwickeln:
- Als größter Anbieter von zylindrischen Zellen hat Panasonic in seinem Werk in Dalian mit der Erforschung und Entwicklung prismatischer Aluminiumzellen begonnen.
- LG Energy Solution ist für seine Pouch-Zellen bekannt, aber auch seine zylindrischen Zellen sind hervorragend;
- Die EV-Batterien von Samsung sind für ihre prismatischen Aluminiumzellen bekannt. Allerdings hat die Massenproduktion der 21700 zylindrischen Zellen in der Fabrik in Tianjin bereits begonnen;
- CATL setzt eine Reihe großer Zylinder ein und hat außerdem eine Partnerschaft mit BMW geschlossen, das voraussichtlich im Jahr 46 mit der Lieferung der Zylinderzelle der Serie 2025 beginnen wird.
Neben der Entwicklung mehrerer technischer Routen, Batterieunternehmen werden ihre Batteriezelleneigenschaften kombinieren und ändern, um ihre Produkte zu verbessern und zu verbessern, oder nichttechnische Methoden nutzen, um ihre Stärken zu bewahren.
Technologierouten: Ergänzung und Konkurrenz
Die Wahl des Technologiewegs hängt hauptsächlich von der Entwicklung der Technologie und der Geschwindigkeit ab, mit der Aktualisierungen durchgeführt werden können. Die Wahl der Entwicklungsrichtung hängt hauptsächlich von folgenden Faktoren ab:
- Technische Innovation: Falls auf einem technischen Weg keine bahnbrechenden Innovationen erzielt werden, werden die Pouch-Zellen, zylindrischen Zellen und prismatischen Zellen alle gleichzeitig entwickelt, um je nach ihren Eigenschaften Leistungs- und Kostenverbesserungen zu erzielen.
- Führende Unternehmen: Dank ihres Kapitals und angemessener technologischer Fähigkeiten können die führenden Unternehmen Einfluss auf die Branche nehmen und so ihre Defizite vermeiden. Bisher haben sich die führenden Unternehmen für mehr als eine Technologieroute entschieden, was bedeutet, dass die drei Technologierouten auf absehbare Zeit ihre jeweiligen Marktanteile besetzen werden.
- Marktveränderungen: An der derzeitigen Dominanz prismatischer Aluminiumzellen auf dem heimischen Markt wird sich in den nächsten Jahren voraussichtlich nichts ändern. Die Einführung der 4680-Batterie gibt jedoch neue Wachstumsimpulse für die Entwicklung der zylindrischen Zelle, während die Pouch-Zellen in einigen Überseemärkten mittlerweile an Beliebtheit gewinnen.
Zusammenfassung
Die zunehmende Beliebtheit sowohl zylindrischer Zellen als auch Pouch-Zellen bedeutet, dass die Konkurrenz zwischen prismatischen Zellen und Pouch-Zellen immer noch ungewiss ist. Die Entscheidung von LG Energy Solution, den Weg der Pouch-Zellen fortzusetzen und die Forschung und Entwicklung der prismatischen Zelle aufzugeben, könnte auf die bereits hohen Investitionen des Unternehmens in die Pouch-Zellen und die bereits erzielten technologischen Fortschritte bei der prismatischen Zelle durch chinesische Batterien zurückzuführen sein Unternehmen in den letzten zehn Jahren.
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