Kakav je trenutni razvoj solid-state baterija?

Stambene baterije odnose se na baterije proizvedene pomoću polimernih elektroda i čvrstih elektrolita. Za razliku od postojećih baterija u tečnom obliku, oni su jedan od glavnih pravaca za razvoj novih energetskih baterija za vozila u budućnosti. Nedavno je, kada je Volkswagen Group najavila svoj finansijski izvještaj 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. godine. Prema nacionalnom GG-u; Mapa puta za uštedu energije i nove energetske tehnologije vozila, do 2025. godine, cilj gustine energije litijumskih baterija za čisto električna vozila je 400Wh / kg, a cilj u 2030. godini je 500Wh / kg. Što se tiče trenutno široko korištene trojne baterije, tehničko usko grlo koje postoji u ovoj fazi otežava postizanje gore navedenih ciljeva.

Ako se gustinom energije litijumskih baterija želi postići cilj gustine energije veće od 500 Wh / kg kako je predviđeno, postojeći sistem tečnih elektrolitskih baterija može biti nemoćan. Kao sljedeća generacija tehnologije baterija za 500Wh / kg, istraživanje i razvoj solid-state baterijskog sistema postalo je kruta potražnja. Srednjoročni i dugoročni razvoj nove energetske automobilske industrije zahtijeva nove tehničke rezerve, a očekuje se da će solidne litijum-jonske baterije postati dominantna tehnološka ruta za sljedeću generaciju automobilskih litijumskih baterija. To nije samo važan smjer razvoja sekundarnih baterija u budućnosti, već i važan zadatak trenutno.

Koje su prednosti solid-state baterija u odnosu na ternarne baterije? Prije svega, u pogledu gustine energije, elektrokemijski prozor organskih elektrolita koji se trenutno koristi u trostrukim i drugim litijum-jonskim baterijama ograničen je i teško je biti kompatibilan s metalnim litijumskim anodama i novorazvijenim katodnim materijalima s visokim potencijalom. Međutim, kruti elektroliti uglavnom imaju širi električni kapacitet od organskih elektrolita. Hemijski prozor pomaže daljnjem povećanju gustine energije baterije. Drugo, u smislu zapremine, budući da se elektrolit zamjenjuje čvrstim elektrolitom, zapremina čvrste baterije bit će manja pod istom gustoćom energije. S istom količinom energije, solid-state baterije će postati manje. Pod okolnošću da gustina energije ostane ista, masa i zapremina SSD baterije s istim punjenjem bit će manja od mase tekuće elektrolitske baterije. I ne samo to, jer u čvrstoj bateriji nema elektrolita, lakše je zaptivanje. Kada ga koristite u velikoj opremi kao što su automobili, nije potrebno dodavati dodatne rashladne cijevi, elektronske komande itd., Što štedi troškove, a istovremeno smanjuje vlastitu težinu. Nakon upotrebe čvrstog elektrolita, grafitna negativna elektroda može se zamijeniti metalnim litijem, što značajno smanjuje težinu cijele baterije.

Iz perspektive rasporeda SSD baterija u raznim zemljama, Toyota je naprednija u tehnologiji. Lansirao je sulfidne SSD baterije 2010. godine. 2014. gustina energije eksperimentalnog prototipa baterije&# 39 dosegla je 400Wh / kg. Od februara 2017. godine, čvrsti patenti Toyota GG-a povezani sa baterijama dostigli su 30, daleko više od ostalih kompanija. Prema Toyotinim rukovodiocima, Toyota će industrijalizaciju sulfidnih čvrstih baterija realizirati 2020. Pored toga, Samsung je također postigao određene rezultate, koristeći čvrste elektrolite na bazi sulfida za probnu proizvodnju 2000 mAh, 175 Wh / kg laminiranog potpuno čvrstog sekundarnog materijala. baterija.

Domaća kompanija CATL takođe je relativno zrela u sulfidnim čvrstim baterijama i trenutno ubrzava razvoj sulfidnih potpuno čvrstih litijum-metalnih baterija za EV. Uz to, vrijedno je napomenuti da je Ganfeng litij nedavno završio prvu generaciju pilot-projekta istraživanja i razvoja čvrstog stanja baterija, a njegovi uzorci prošli su inspekciju Centra za inspekciju automobila Kineskog instituta za automobilska istraživanja, a projekt nema presedan uspješne 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 čvrstih elektrolita i polimernih elektrolitnih materijala nema visoku jonsku provodljivost i mehaničku čvrstoću, ali ima i dobra svojstva obrade.

Tehnički problemi s napajanjem litijumskih 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 litijumskih baterija, kompanije koje se stvarno nasmijavaju često su one koje vladaju osnovnim tehnologijama. SSD baterije su važan smjer tehnološkog razvoja u budućnosti, a to je već konsenzus industrije. Mogu li kineske kompanije pobijediti u sljedećem GG; teška bitka GG; još uvijek trebaju zajednički napori kolega iz branše.