Στο πλαίσιο της επιδίωξης της παγκόσμιας ναυτιλιακής βιομηχανίας για πράσινη και αποτελεσματική ανάπτυξη, οι μπαταρίες ιόντων θαλάσσιου λιθίου, με τα μοναδικά πλεονεκτήματά τους, γίνονται σταδιακά να γίνονται ένας βασικός μετασχηματισμός της βιομηχανίας οδήγησης. Η διεξαγωγή τεχνικής ανάλυσης σε βάθος των θαλάσσιων λιθίου - οι μπαταρίες ιόντων βοηθούν στην κατανόηση της κατάστασης της ανάπτυξης και της δυνατότητας αυτής της αναδυόμενης πηγής ενέργειας.

Ι. Κύρια τεχνικά συστατικά των μπαταριών ιόντων θαλάσσιου λιθίου - ιόντων

(I) Τεχνολογία υλικού ηλεκτροδίου

Καθόλαια υλικά

Τα τριμερή υλικά (λιθίου νικελίου κοβαλτίου μαγγανίου οξείδιο Li (Nicomn) O ή λιθίου νικέλιο οξείδιο του αλουμινίου Li (Nicoal) O₂): Τα τριμερή υλικά έχουν υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, επιτρέποντάς τους να παρέχουν πιο ισχυρή ισχύ και μεγαλύτερες περιοχές κρουαζιέρας για πλοία. Σε μερικούς ωκεανούς - πηγαίνοντας ερευνητικά σκάφη και υψηλό -άκρο γιοτ με αυστηρές απαιτήσεις για το εύρος κρουαζιέρας, οι τριμερές λιθίου - οι μπαταρίες ιόντων μπορούν να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις ισχύος των πλοίων κατά τη διάρκεια μακροπρόθεσμων και μεγάλων μεταφορών εξαιτίας των πλεονεκτημάτων υψηλής ενεργειακής πυκνότητας τους. Ωστόσο, τα τριμερή υλικά έχουν κακή θερμική σταθερότητα σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας και σχετικά χαμηλή ασφάλεια. Σε θαλάσσια περιβάλλοντα, απαιτείται ένα ακριβές και σύνθετο σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS) για να εξασφαλιστεί η ασφαλής και σταθερή λειτουργία τους, γεγονός που αυξάνει το κόστος και την τεχνική δυσκολία σε κάποιο βαθμό.

Φωσφορικό σίδερο λιθίου (LifePo₄): Τα υλικά φωσφορικών σιδήρου λιθίου έχουν υψηλό βαθμό τεχνικής ωριμότητας και χρησιμοποιούνται ευρέως στον τομέα της ναυπηγικής βιομηχανίας. Έχει υψηλή θερμοκρασία θερμικής διαφυγής και καλή απόδοση ασφαλείας. Ακόμη και σε σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες, μπορεί να αποφύγει αποτελεσματικά τα σοβαρά ατυχήματα ασφαλείας, όπως η πυρκαγιά και η έκρηξη, καθιστώντας το ιδιαίτερα κατάλληλο για χρήση στο προσωπικό - εντατικά πλοία, όπως τα εσωτερικά πλοία κρουαζιερόπλοιων και τα πορθμεία επιβατών. Ταυτόχρονα, οι μπαταρίες λιθίου - σιδήρου - φωσφορικά έχουν μακρά διάρκεια ζωής. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης και εκφόρτισης, η δομή της μπαταρίας είναι σταθερή και η αποσύνθεση της χωρητικότητας είναι αργή. Επιπλέον, οι πρώτες ύλες του είναι άφθονες και το κόστος είναι σχετικά χαμηλό, δείχνοντας σημαντικά πλεονεκτήματα στην αποτελεσματικότητα του κόστους.

Υλικά ανόδου

Τα υλικά ανόδου που βασίζονται σε γραφίτη: Τα παραδοσιακά υλικά ανόδου γραφίτη έχουν σχετικά υψηλή θεωρητική ειδική ικανότητα (περίπου 372 mAh/g) και είναι σχετικά χαμηλά στο κόστος και ώριμα στην τεχνολογία, που χρησιμοποιούνται συνήθως σε μπαταρίες ιόντων θαλάσσιου λιθίου. Μπορεί να παρέχει μεγάλο αριθμό θέσεων εισαγωγής για ιόντα λιθίου, εξασφαλίζοντας την ταχεία και σταθερή μεταφορά ιόντων λιθίου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας. Ωστόσο, με τη συνεχή βελτίωση των απαιτήσεων για την απόδοση της μπαταρίας, η βελτίωση της ενεργειακής πυκνότητας των υλικών ανόδου γραφίτη έχει αντιμετωπίσει συμφόρηση.

Εξερεύνηση νέων υλικών ανόδου: Για να διασπαστεί οι περιορισμοί των ανόδων γραφίτη, οι ερευνητές διερευνούν ενεργά νέα υλικά ανόδου, όπως υλικά ανόδου που βασίζονται σε πυρίτιο. Η θεωρητική ειδική ικανότητα του πυριτίου είναι τόσο υψηλή όσο 4200 mAh/g, περισσότερο από δέκα φορές εκείνη του γραφίτη. Ωστόσο, τα υλικά που βασίζονται σε πυρίτιο θα παρουσιάσουν σημαντική επέκταση όγκου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης και εκφόρτισης, οδηγώντας στην καταστροφή της δομής του ηλεκτροδίου και τη μείωση της απόδοσης του κύκλου. Επί του παρόντος, η βελτίωση της απόδοσης των υλικών ανόδου που βασίζονται σε πυρίτιο μέσω μέσων όπως η νανοτεχνολογία και η σύνθετη τεχνολογία έχει γίνει ένα ερευνητικό hotspot και αναμένεται να εφαρμοστεί σε μπαταρίες ιόντων θαλάσσιου λιθίου στο μέλλον, βελτιώνοντας σημαντικά την ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών.

(Ii) Τεχνολογία ηλεκτρολυτών

Υγροί ηλεκτρολύτες

Οργανικοί ηλεκτρολύτες: Επί του παρόντος, οι περισσότερες μπαταρίες ιόντων θαλάσσιου λιθίου χρησιμοποιούν οργανικούς ηλεκτρολύτες και τα κύρια συστατικά τους περιλαμβάνουν οργανικούς διαλύτες και άλατα λιθίου. Οι συνήθεις οργανικοί διαλύτες περιλαμβάνουν ανθρακικά άλατα, όπως ανθρακικό αιθυλενίου (EC), ανθρακικό διμεθυλικό (DMC) κλπ. Έχουν καλή διαλυτότητα για άλατα λιθίου και υψηλή ιοντική αγωγιμότητα, εξασφαλίζοντας την ταχεία μετανάστευση ιόντων λιθίου μεταξύ θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων της μπαταρίας. Το εξαφθοροφωσφορικό λιθίου (LIPF₆) επιλέγεται γενικά ως το άλας λιθίου, το οποίο μπορεί να διαχωρίσει αποτελεσματικά τα ιόντα λιθίου σε οργανικούς διαλύτες και να παρέχει φορείς φόρτισης για φόρτιση και εκφόρτιση μπαταριών. Ωστόσο, οι οργανικοί ηλεκτρολύτες έχουν κινδύνους ασφαλείας όπως η ευφλεκτότητα και η μεταβλητότητα. Σε ένα θαλάσσιο περιβάλλον, μόλις διαρρεύσει η μπαταρία, μπορεί να προκαλέσει σοβαρά ατυχήματα όπως πυρκαγιές.

Στερεά ηλεκτρολύτες

Πολυμερές στερεούς ηλεκτρολύτες: πολυμερείς στερεούς ηλεκτρολύτες χρησιμοποιούν πολυμερή πολυμερή ως το πλέγμα, όπως το πολυαιθυλενοξείδιο (ΡΕΟ) κ.λπ. και σχηματίζουν ένα σύστημα ηλεκτρολύτη με ιοντική αγωγιμότητα μέσω συσχέτισης με άλατα λιθίου. Έχει καλή ευελιξία και μπορεί να τηρήσει στενά το υλικό του ηλεκτροδίου, βελτιώνοντας τη σταθερότητα της διασύνδεσης της μπαταρίας. Ταυτόχρονα, οι στερεοί ηλεκτρολύτες πολυμερούς είναι μη εύφλεκτοι και δεν έχουν κίνδυνο διαρροής, ο οποίος μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ασφάλεια της μπαταρίας. Ωστόσο, η ιοντική αγωγιμότητά του είναι σχετικά χαμηλή, ειδικά σε περιβάλλοντα χαμηλής θερμοκρασίας, ο ρυθμός μεταφοράς ιόντων είναι περιορισμένος, επηρεάζοντας την απόδοση της μπαταρίας.

Ανόργανα στερεά ηλεκτρολύτες: Ανόργανα στερεά ηλεκτρολύτες όπως γρανάτη - τύπος και ρινικό - τύπο έχουν υψηλή ιοντική αγωγιμότητα και καλή χημική σταθερότητα. Μεταξύ αυτών, οι στερεοί ηλεκτρολύτες τύπου Garnet έχουν καλή συμβατότητα με το μέταλλο λιθίου και αναμένεται να εφαρμοστούν σε μπαταρίες λιθίου υψηλής ενέργειας - πυκνότητας. Ωστόσο, η διαδικασία παρασκευής των ανόργανων στερεών ηλεκτρολύτες είναι πολύπλοκη, το κόστος είναι υψηλό και η αντίσταση επαφής διεπαφής με υλικά ηλεκτροδίων είναι μεγάλη. Αυτά τα προβλήματα περιορίζουν την μεγάλη εφαρμογή κλίμακας. Επί του παρόντος, οι ερευνητές δεσμεύονται να προωθήσουν τη διαδικασία εφαρμογής των ανόργανων στερεών ηλεκτρολυτών σε μπαταρίες ιόντων θαλάσσιου λιθίου βελτιστοποιώντας τη διαδικασία παρασκευής και βελτιώνοντας την απόδοση της διασύνδεσης.

(Iii) Τεχνολογία συστήματος διαχείρισης μπαταριών (BMS)

Παρακολούθηση της κατάστασης μπαταρίας

Παρακολούθηση τάσης: Το BMS χρησιμοποιεί αισθητήρες τάσης υψηλής ακρίβειας για την παρακολούθηση της τάσης κάθε κυττάρου μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο. Δεδομένου ότι οι μπαταρίες ιόντων θαλάσσιου λιθίου αποτελούνται συνήθως από μεγάλο αριθμό κυττάρων μπαταρίας που συνδέονται σε σειρά και παράλληλα, η συνοχή της τάσης μεταξύ των κυττάρων έχει σημαντική επίδραση στην απόδοση του πακέτου μπαταρίας. Μόλις διαπιστωθεί ότι μια τάση κυττάρων είναι πολύ υψηλή ή πολύ χαμηλή, το BMS θα λάβει έγκαιρα μέτρα, όπως η εξισορρόπηση της φόρτισης και της εκφόρτισης, για να αποφευχθεί η υπερφόρτιση ή η απόσπαση των κυττάρων και η εξασφάλιση της ασφαλούς και σταθερής λειτουργίας της μπαταρίας. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του πλοίου, εάν ένα κύτταρο μπαταρίας βιώνει μια μη φυσιολογική πτώση τάσης λόγω του εσωτερικού μικρο -βραχυκυκλώματος ή άλλων λόγων, το BMS μπορεί γρήγορα να το ανιχνεύσει και να ρυθμίσει τη στρατηγική φόρτισης και εκφόρτισης για να αποτρέψει περαιτέρω ζημιές στο κύτταρο και να επηρεάσει την απόδοση ολόκληρου του πακέτου μπαταρίας.

Τρέχουσα παρακολούθηση: Η ακρίβεια παρακολούθηση του ρεύματος φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας είναι ζωτικής σημασίας για την αξιολόγηση της κατάστασης φορτίου (SOC) και της κατάστασης υγείας (SOH) της μπαταρίας. Το BMS χρησιμοποιεί αισθητήρες ρεύματος για τη συλλογή των δεδομένων φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο και υπολογίζει την ικανότητα φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας ανάλογα με το μέγεθος και την κατεύθυνση του ρεύματος. Ταυτόχρονα, με βάση τις παραμέτρους όπως ο τρέχων ρυθμός αλλαγής, το BMS μπορεί να καθορίσει εάν η μπαταρία βρίσκεται σε κατάσταση υπερβολικής σημερινής κατάστασης. Μόλις ανιχνευθεί - το ρεύμα ανιχνεύεται, ενεργοποιεί αμέσως τον μηχανισμό προστασίας και κόβει το κύκλωμα για να αποτρέψει την καταστροφή της μπαταρίας από μια μεγάλη κρούση ρεύματος.

Παρακολούθηση θερμοκρασίας: Το θαλάσσιο περιβάλλον είναι πολύπλοκο και μεταβλητό και η θερμοκρασία της μπαταρίας επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες όπως η θερμοκρασία περιβάλλοντος και ο ρυθμός φόρτισης και εκφόρτωσης. Η υπερβολική ή πολύ χαμηλή θερμοκρασία θα επηρεάσει σοβαρά την απόδοση και τη ζωή της μπαταρίας και μπορεί ακόμη και να προκαλέσει ατυχήματα ασφαλείας. Το BMS χρησιμοποιεί πολλαπλούς αισθητήρες θερμοκρασίας που διανέμονται σε διαφορετικές θέσεις του πακέτου μπαταρίας για την παρακολούθηση της θερμοκρασίας της μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο. Όταν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, ξεκινά συσκευές ψύξης, όπως ανεμιστήρες ψύξης και υγρά - συστήματα ψύξης. Όταν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, ενεργοποιεί τα στοιχεία θέρμανσης για να διατηρηθεί η θερμοκρασία της μπαταρίας μέσα σε ένα κατάλληλο εύρος λειτουργίας. Για παράδειγμα, στο ζεστό καλοκαίρι, όταν ένα πλοίο ταξιδεύει σε τροπικά νερά, η θερμοκρασία της μπαταρίας είναι πιθανό να αυξηθεί. Το BMS μπορεί να ελέγξει αυτόματα το σύστημα ψύξης υγρού για να αυξήσει τον ρυθμό ροής του ψυκτικού μέσου για να μειώσει τη θερμοκρασία της μπαταρίας και να εξασφαλίσει σταθερή απόδοση της μπαταρίας.

Διαχείριση εξισορρόπησης της μπαταρίας

Ενεργός εξισορρόπησης: Η τεχνολογία ενεργού εξισορρόπησης χρησιμοποιεί ενέργεια - εξαρτήματα αποθήκευσης, όπως επαγωγείς και πυκνωτές για τη μεταφορά της ενέργειας από τα κύτταρα της μπαταρίας με υψηλό φορτίο σε εκείνους με χαμηλό φορτίο, επιτυγχάνοντας εξισορρόπηση φορτίου μεταξύ των κυττάρων της μπαταρίας. Αυτή η μέθοδος εξισορρόπησης μπορεί να μειώσει γρήγορα και αποτελεσματικά τη διαφορά φορτίου μεταξύ των κυττάρων, βελτιώνοντας τη συνολική διάρκεια ζωής και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης του πακέτου μπαταρίας, το σύστημα ενεργού εξισορρόπησης μπορεί να παρακολουθεί το φορτίο κάθε κυττάρου σε πραγματικό χρόνο. Όταν διαπιστωθεί ότι ένα συγκεκριμένο κύτταρο είναι κοντά στην πλήρη φόρτιση, ενώ οι φορτίσεις άλλων κυττάρων είναι χαμηλές, μεταφέρει ενεργά μέρος της ενέργειας αυτού του κυττάρου σε άλλα κύτταρα, επιτρέποντας σε όλα τα κύτταρα να είναι πλήρως φορτισμένα συγχρονισμένα και να αποφεύγουν την υπερφόρτωση ορισμένων κυττάρων.

Παθητική εξίσωση: Η παθητική εξισορρόπηση είναι να συνδέσετε μια αντίσταση παράλληλα με κάθε κύτταρο της μπαταρίας. Όταν η τάση ενός συγκεκριμένου κυττάρου είναι υψηλότερη από το καθορισμένο κατώφλι, το υπερβολικό φορτίο αυτού του κυττάρου καταναλώνεται με τη μορφή θερμότητας μέσω της αντίστασης, επιτυγχάνοντας έτσι την εξισορρόπηση της τάσης. Η τεχνολογία παθητικής εξισορρόπησης είναι απλή και χαμηλό κόστος, αλλά καταναλώνει μεγάλη ποσότητα ενέργειας και έχει σχετικά αργή ταχύτητα εξισορρόπησης, που είναι κατάλληλη για τα συστήματα μπαταρίας ιόντων θαλάσσιου λιθίου με κόστος - ευαισθησία και μικρή κλίμακα μπαταρίας - πακέτων.

Λειτουργίες προστασίας ασφαλείας

Προστασία υπερβολικής επιβάρυνσης: Όταν η τάση της μπαταρίας φτάσει στο όριο προστασίας υπερφόρτωσης, το BMS αποκόπτει αμέσως το κύκλωμα φόρτισης για να εμποδίσει την μπαταρία να βιώνει σοβαρά ατυχήματα όπως οίδημα, πυρκαγιά και ακόμη και έκρηξη λόγω υπερφόρτωσης. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης της ακτής του πλοίου, εάν ο εξοπλισμός φόρτισης αποτύχει, με αποτέλεσμα τη συνεχή αύξηση της τάσης φόρτισης, η λειτουργία προστασίας υπερβολικής επιβάρυνσης του BMS θα ενεργοποιηθεί γρήγορα για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια της μπαταρίας και του πλοίου.

Πάνω από - Προστασία απόρριψης: Μόλις πέσει η τάση της μπαταρίας στο όριο προστασίας από πάνω από την προστασία, το BMS κόβει το κύκλωμα εκκένωσης για να αποφευχθεί η εξόρμηση της μπαταρίας. Επειδή η εκφόρτιση θα οδηγήσει σε μη αναστρέψιμη αποσύνθεση της χωρητικότητας της μπαταρίας και θα μειώσει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του πλοίου, όταν η ισχύς της μπαταρίας είναι κοντά στην εξάντληση, το BMS θα εκδώσει συναγερμό και θα περιορίσει τη δύναμη του ηλεκτρικού εξοπλισμού του πλοίου, δίνοντας προτεραιότητα στη διασφάλιση της λειτουργίας βασικού εξοπλισμού. Ταυτόχρονα, θα διακόψει αμέσως τα μη βασικά φορτία για να αποφευχθεί η εξαπάτηση της μπαταρίας.

Πάνω από την προστασία ρεύματος: Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, όταν ανιχνεύεται το ρεύμα φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας ώστε να υπερβαίνει το κατώφλι ασφαλείας, το BMS κόβει γρήγορα το κύκλωμα για να αποτρέψει τη ζημιά της μπαταρίας από θερμική διαφυγή που προκαλείται από ένα μεγάλο ρεύμα. Επιπλέον, το BMS διαθέτει επίσης μια συνάρτηση προστασίας μικρού κυκλώματος. Όταν εμφανίζεται ένα εσωτερικό ή εξωτερικό κύκλωμα βραχυκυκλώματος στην μπαταρία, μπορεί να κόψει το κύκλωμα σε εξαιρετικά σύντομο χρονικό διάστημα για να αποφευχθεί τα ατυχήματα ασφαλείας που προκαλούνται από το κοντό ρεύμα κυκλώματος.

Ii. Προκλήσεις και αντίμετρα σε τεχνολογία μπαταρίας θαλάσσιου λιθίου - ιόντων

(I) συμφόρηση στη βελτίωση της ενεργειακής πυκνότητας

Παρόλο που η ενεργειακή πυκνότητα των σημερινών μπαταριών ιόντων θαλάσσιων λιθίου έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο, σε σύγκριση με την αυξανόμενη ζήτηση για μακρά σειρά κρουαζιέρας στη ναυτιλιακή βιομηχανία, εξακολουθεί να υπάρχει περιθώριο βελτίωσης. Για να σπάσουμε αυτό το συμφόρηση, αφενός, απαιτούνται συνεχή έρευνα και ανάπτυξη νέων υλικών ηλεκτροδίων, όπως τα υλικά ανόδου που βασίζονται σε πυρίτιο και τα υλικά καθόδου που αναφέρονται παραπάνω. Με τη βελτιστοποίηση της δομής και της απόδοσης του υλικού, μπορεί να αυξηθεί η ειδική ικανότητα των ηλεκτροδίων. Από την άλλη πλευρά, πρέπει να πραγματοποιηθεί καινοτομία στον σχεδιασμό της δομής της μπαταρίας. Θα πρέπει να υιοθετηθούν πιο συμπαγή και αποδοτικά συστήματα σχεδιασμού πακέτων για να μειωθεί το ποσοστό των μη ενεργών υλικών στο εσωτερικό της μπαταρίας και να βελτιωθεί η χρήση του χώρου, επιτυγχάνοντας έτσι υψηλότερη αποθήκευση ενέργειας στον περιορισμένο χώρο του πλοίου.

(Ii) Κίνδυνοι ασφαλείας

Το θαλάσσιο περιβάλλον είναι πολύπλοκο και σκληρό, και παράγοντες όπως η υψηλή θερμοκρασία, η υψηλή υγρασία, οι δονήσεις και οι επιπτώσεις μπορούν να δημιουργήσουν απειλές για την ασφάλεια των μπαταριών ιόντων λιθίου. Για να βελτιωθεί η ασφάλεια, εκτός από την επιλογή ασφαλέστερων υλικών ηλεκτροδίων (όπως φωσφορικό σίδηρο λιθίου) και ηλεκτρολύτες (όπως στερεά ηλεκτρολύτες), είναι επίσης απαραίτητο να βελτιωθεί περαιτέρω η λειτουργία προστασίας της ασφάλειας του BMS, βελτιώνονται η ακρίβεια και η ταχύτητα απόκρισης στην παρακολούθηση της κατάστασης της μπαταρίας. Ταυτόχρονα, θα πρέπει να ασκείται αυστηρός έλεγχος στη διαδικασία κατασκευής μπαταριών για να εξασφαλιστεί η σταθερή εσωτερική δομή και η αξιόπιστη σύνδεση της μπαταρίας, μειώνοντας τους κινδύνους ασφαλείας που προκαλούνται από ελαττώματα κατασκευής. Επιπλέον, με την καθιέρωση της πρώιμης ασφάλειας της μπαταρίας - προειδοποιητικό μοντέλο και τη χρήση τεχνολογιών όπως τα μεγάλα δεδομένα και η τεχνητή νοημοσύνη, τα πιθανά προβλήματα ασφάλειας της μπαταρίας μπορούν να προβλεφθούν εκ των προτέρων και να ληφθούν προληπτικά μέτρα για να εξασφαλιστεί η ασφαλής πλοήγηση του πλοίου.

(Iii) υψηλό κόστος

Το υψηλό κόστος των μπαταριών ιόντων θαλάσσιου λιθίου περιορίζει την προώθηση και την εφαρμογή της μεγάλης κλίμακας. Η μείωση του κόστους μπορεί να επιτευχθεί από πολλαπλές πτυχές. Όσον αφορά τις πρώτες ύλες, το κόστος των πρώτων υλών μπορεί να μειωθεί με την ανάπτυξη νέων πρώτων υλών ή τη βελτιστοποίηση της αλυσίδας εφοδιασμού προμήθειας πρώτων υλικών. Στη διαδικασία παραγωγής και κατασκευής, η αύξηση του βαθμού αυτοματοποίησης της παραγωγής και η επέκταση της κλίμακας παραγωγής μπορεί να μειώσει το κόστος παραγωγής ανά μονάδα προϊόντος. Ταυτόχρονα, βελτιώνοντας τη διάρκεια ζωής και αξιοπιστία της μπαταρίας, μειώνοντας τη συχνότητα αντικατάστασης της μπαταρίας και μειώνοντας τη συνολική επένδυση των εφοπλιστών από την άποψη του μακροπρόθεσμου κόστους χρήσης. Επιπλέον, με την τεχνολογική πρόοδο, η ανάπτυξη της βιομηχανίας ανακύκλωσης της μπαταρίας θα συμβάλει επίσης στη μείωση του πλήρους κόστους του κύκλου των μπαταριών. Με την ανακύκλωση πολύτιμων μετάλλων σε χρησιμοποιημένες μπαταρίες, μπορεί να πραγματοποιηθεί η ανακύκλωση πόρων, μειώνοντας το κόστος της προμήθειας πρώτων υλικών.

Iii. Τάσεις ανάπτυξης του θαλάσσιου λιθίου - Τεχνολογία μπαταριών ιόντων

(I) Η άνοδος της τεχνολογίας μπαταρίας στερεάς - κατάστασης

Οι στερεές μπαταρίες, με τα πλεονεκτήματα της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και της υψηλής ασφάλειας, έχουν γίνει μια σημαντική κατεύθυνση για την ανάπτυξη της τεχνολογίας της μπαταρίας του θαλάσσιου λιθίου. Με τις συνεχείς ανακαλύψεις σε τεχνολογία ηλεκτρολυτών στερεών κατάστασης, όπως η αύξηση της ιοντικής αγωγιμότητας των πολυμερών στερεών ηλεκτρολύτες και η μείωση του κόστους παρασκευής και της αντίστασης της διασύνδεσης των ανόργανων στερεών ηλεκτρολυτών, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης αναμένεται να εμπορεύονται σταδιακά και να εφαρμόζονται στον τομέα του ναυπηγείου εντός των επόμενων 5 ετών. Μόλις συνειδητοποιηθεί, θα βελτιώσει σημαντικά το φάσμα κρουαζιέρας και την ασφάλεια των πλοίων και θα προωθήσει τη ναυτιλιακή βιομηχανία για να αναπτυχθεί σε μια πιο αποτελεσματική και φιλική προς το περιβάλλον κατεύθυνση.

(Ii) Η εμβάθυνση της εφαρμογής των έξυπνων συστημάτων διαχείρισης μπαταριών

Με την ταχεία ανάπτυξη τεχνολογιών όπως το Διαδίκτυο των πραγμάτων, τα μεγάλα δεδομένα και η τεχνητή νοημοσύνη, τα BMS των μπαταριών ιόντων θαλάσσιων λιθίων θα εξελίσσονται βαθιά στην έξυπνη κατεύθυνση. Το μελλοντικό BMS όχι μόνο θα είναι σε θέση να επιτύχει ακριβή παρακολούθηση της κατάστασης της μπαταρίας, τη διαχείριση εξισορρόπησης και την προστασία της ασφάλειας, αλλά και μέσω της διασύνδεσης και της επικοινωνίας με άλλα συστήματα πλοίων, συνειδητοποιούν τη βέλτιστη διαχείριση της συνολικής ενέργειας του πλοίου. Για παράδειγμα, σύμφωνα με την κατάσταση πλοήγησης του πλοίου, τη ζήτηση φόρτωσης και άλλες πληροφορίες, η στρατηγική φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας μπορεί να προσαρμοστεί έξυπνα για να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της χρήσης ενέργειας. Ταυτόχρονα, χρησιμοποιώντας μεγάλες - Ανάλυση δεδομένων και τεχνητούς αλγόριθμους πληροφοριών, η κατάσταση υγείας της μπαταρίας μπορεί να προβλεφθεί με ακρίβεια και τα σχέδια συντήρησης μπορούν να ρυθμιστούν εκ των προτέρων για τη μείωση των κινδύνων λειτουργίας του πλοίου.

(Iii) Ολοκληρωμένη ανάπτυξη με άλλες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας -

Για να ανταποκριθούν στις πολύπλοκες ενεργειακές απαιτήσεις των πλοίων υπό διαφορετικές συνθήκες εργασίας, οι μπαταρίες ιόντων θαλάσσιου λιθίου θα ενσωματωθούν σε άλλες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας, όπως οι υπερκαταναλωτές και η αποθήκευση ενέργειας του σφόνδρου. Οι supercapacitors έχουν χαρακτηριστικά όπως η πυκνότητα υψηλής ισχύος και η γρήγορη φόρτιση και η εκφόρτιση. Μπορούν να εργαστούν σε συντονισμό με μπαταρίες ιόντων λιθίου σε σενάρια με άμεσες υψηλές απαιτήσεις ισχύος, όπως η εκκίνηση και η επιτάχυνση του πλοίου, η μείωση της μεγάλης πίεσης εκφόρτισης στις μπαταρίες λιθίου και η επέκταση της διάρκειας ζωής των μπαταριών ιόντων λιθίου. Η αποθήκευση ενέργειας από το σφόνδυλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποθήκευση της ενέργειας που παράγεται κατά τη διάρκεια των διαδικασιών πέδησης και επιβράδυνσης του πλοίου, πραγματοποιώντας την ανάκτηση και επαναχρησιμοποίηση ενέργειας. Μέσω της οργανικής ενσωμάτωσης των τεχνολογιών πολλαπλής ενέργειας - αποθήκευσης, μπορεί να κατασκευαστεί ένα πιο αποτελεσματικό, σταθερό και αξιόπιστο σύστημα αποθήκευσης ολοκληρωμένης ενέργειας, βελτιώνοντας τη συνολική απόδοση και την αποτελεσματικότητα της χρήσης ενέργειας του πλοίου.

Η τεχνολογία της μπαταρίας του λιθίου θαλάσσιου λιθίου βρίσκεται σε στάδιο ταχείας ανάπτυξης και μετασχηματισμού. Παρόλο που αντιμετωπίζει πολλές προκλήσεις, με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογικής καινοτομίας, οι προοπτικές εφαρμογής της στη ναυτιλιακή βιομηχανία θα γίνουν όλο και πιο ευρεία και αναμένεται να γίνει η βασική τεχνολογία ισχύος που οδηγεί τον πράσινο μετασχηματισμό της παγκόσμιας ναυτιλιακής βιομηχανίας.