Kakav je trenutni razvoj solid-state baterija?

Stambene baterije odnose se na baterije proizvedene pomoću polimernih elektroda i polutrajnih elektrolita. Za razliku od postojećih baterija u tekućem obliku, oni su jedan od glavnih pravaca za razvoj novih energetskih baterija za vozila u budućnosti. Nedavno je, kada je Volkswagen Group objavila svoje financijsko izvješće za drugo tromjesečje, izvršni direktor Volkswagen Group Herbert Diss rekao da Volkswagen planira samostalno proizvoditi solid-state baterije, a masovna proizvodnja može započeti 2024. ili 2025. Prema nacionalnom GG-u; mapa puta za uštedu energije i nove energetske tehnologije vozila, do 2025. godine cilj energetske gustoće litijevih baterija za čisto električna vozila iznosi 400 Wh / kg, a cilj u 2030. godini je 500 Wh / kg. Što se tiče trenutno široko korištene trojne baterije, tehničko usko grlo koje postoji u ovoj fazi otežava postizanje gore navedenih ciljeva.

Ako se gustoćom energije litijevih baterija želi postići cilj gustoće energije veće od 500 Wh / kg prema rasporedu, postojeći sustav tekućih elektrolitskih baterija može biti nemoćan. Kao sljedeća generacija tehnologije baterija za 500 Wh / kg, istraživanje i razvoj čvrstog stanja baterijskog sustava postalo je kruta potražnja. Srednjoročni i dugoročni razvoj nove energetske automobilske industrije zahtijeva nove tehničke rezerve, a očekuje se da će čvrsti litij-ionski akumulatori postati dominantna tehnološka ruta za sljedeću generaciju automobilskih litijevih baterija. To nije samo važan smjer razvoja sekundarnih baterija u budućnosti, već i važan zadatak trenutno.

Koje su prednosti čvrstih baterija u usporedbi s trostrukim baterijama? Prije svega, u pogledu gustoće energije, elektrokemijski prozor organskih elektrolita koji se trenutno koristi u ternarnim i drugim litij-ionskim baterijama ograničen je i teško je biti kompatibilan s metalnim litijevim anodama i novorazvijenim katodnim materijalima s visokim potencijalom. Međutim, kruti elektroliti uglavnom imaju širi električni kapacitet od organskih elektrolita. Kemijski prozor pomaže daljnjem povećanju gustoće energije baterije. Drugo, u smislu volumena, budući da se elektrolit zamjenjuje čvrstim elektrolitom, volumen čvrste baterije bit će manji pod istom gustoćom energije. S jednakom količinom energije, solid-state baterije će postati manje. Pod okolnošću da gustoća energije ostane ista, masa i volumen solid-state baterije s istim punjenjem bit će manji od mase tekućeg elektrolitnog akumulatora. I ne samo to, jer u čvrstoj bateriji nema elektrolita, lakše ju je zabrtviti. Kada se koristi u velikoj opremi kao što su automobili, nije potrebno dodavati dodatne rashladne cijevi, elektroničke kontrole itd., Što štedi troškove, a smanjuje vlastitu težinu. Nakon upotrebe čvrstog elektrolita, grafitna negativna elektroda može se zamijeniti metalnim litijem, što značajno smanjuje težinu cijele baterije.

Iz perspektive rasporeda solid-state baterija u raznim zemljama, Toyota je naprednija u tehnologiji. Lansirao je sulfidne solid-state baterije 2010. godine. 2014. g. Gustoća energije eksperimentalnog prototipa&# 39 dosegla je 400 Wh / kg. Od veljače 2017., čvrsti patenti povezani s baterijama Toyota&dosegli su 30, daleko više od ostalih tvrtki. Prema Toyotinim rukovoditeljima, Toyota će industrijalizaciju sulfidnih čvrstih baterija realizirati 2020. Uz to, Samsung je također postigao određene rezultate, koristeći čvrste elektrolite na bazi sulfida za probnu proizvodnju laminiranih potpuno čvrstih sekundarnih materijala od 2000 mAh, 175 Wh / kg baterija.

Domaća tvrtka CATL također je relativno zrela u sulfidnim čvrstim baterijama i trenutno ubrzava razvoj sulfidnih potpuno čvrstih litij-metalnih baterija za EV. Uz to, valja napomenuti da je Ganfeng litij nedavno dovršio pilot-projekt istraživanja i razvoja čvrstog stanja baterija prve generacije, a njegovi su uzorci prošli inspekciju Centra za automobilsku inspekciju Kineskog instituta za automobilska istraživanja, a projekt nema uspješan presedan prakse u Kini, koja je međunarodni lider Očekuje se da će tehnološki proboj postići masovnu proizvodnju 2019. godine.

U usporedbi s trostrukim baterijama, solid-state baterije imaju toliko prednosti, zašto nisu uspjele postići masovnu proizvodnju? Ključ čvrstih baterija su čvrsti elektrolitni materijali. Najvažniji razlog poteškoća u razvoju čvrstih baterija u ovoj fazi je neuspjeh elektrolitskih materijala da postignu proboj. Nijedan od postojećih anorganskih krutih elektrolita i polimernih elektrolitnih materijala nema visoku ionsku vodljivost i mehaničku čvrstoću, ali ima i dobra svojstva obrade.

Tehnički problemi s napajanjem litijevih baterija uvijek su predstavljali usko grlo koje je ograničavalo razvoj novih energetskih vozila, a usko grlo zbog kojeg je SSD baterije teško probiti također je u tehnologiji. U današnjoj žestokoj konkurenciji GG-a u industriji litijevih baterija, tvrtke koje se doista smiju često su one koje svladavaju temeljne tehnologije. Čvrste baterije su važan smjer razvoja tehnologije u budućnosti, a to je već konsenzus industrije. Mogu li kineske tvrtke pobijediti u sljedećem GG; teška bitka GG; još uvijek trebaju zajednički napori kolega iz branše.