Πώς είναι η τρέχουσα ανάπτυξη μπαταριών στερεάς κατάστασης;

Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης αναφέρονται σε μπαταρίες που παράγονται χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια στερεάς κατάστασης και ηλεκτρολύτες στερεάς κατάστασης. Διαφορετικές από τις υπάρχουσες μπαταρίες υγρής μορφής, είναι μια από τις κύριες κατευθύνσεις για την ανάπτυξη νέων μπαταριών ενεργειακών οχημάτων στο μέλλον. Πρόσφατα, όταν ο Όμιλος Volkswagen ανακοίνωσε την οικονομική του έκθεση για το δεύτερο τρίμηνο, ο Διευθύνων Σύμβουλος της Volkswagen Group, Herbert Diss, δήλωσε ότι η Volkswagen σχεδιάζει να παράγει ανεξάρτητα μπαταρίες στερεάς κατάστασης και η μαζική παραγωγή μπορεί να ξεκινήσει το 2024 ή το 2025. Σύμφωνα με την εθνική&«Energy- εξοικονόμηση και χάρτης πορείας τεχνολογίας οχημάτων νέας ενέργειας&», έως το 2025, ο στόχος ενεργειακής πυκνότητας των μπαταριών λιθίου για καθαρά ηλεκτρικά οχήματα είναι 400Wh / kg και ο στόχος το 2030 είναι 500Wh / kg. Όσον αφορά την τρισδιάστατη μπαταρία που χρησιμοποιείται σήμερα, η τεχνική συμφόρηση που υπάρχει σε αυτό το στάδιο καθιστά δύσκολη την επίτευξη των παραπάνω στόχων.

Εάν η ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών λιθίου ισχύος είναι να επιτύχει τον στόχο ενεργειακής πυκνότητας μεγαλύτερη από 500Wh / kg όπως έχει προγραμματιστεί, το υπάρχον σύστημα μπαταριών υγρών ηλεκτρολυτών μπορεί να είναι αδύναμο. Ως η τεχνολογία τεχνολογίας μπαταρίας επόμενης γενιάς για 500Wh / kg, η έρευνα και ανάπτυξη του συστήματος μπαταριών στερεάς κατάστασης έχει γίνει μια άκαμπτη ζήτηση. Η μεσοπρόθεσμη και μακροπρόθεσμη ανάπτυξη της νέας ενεργειακής αυτοκινητοβιομηχανίας απαιτεί νέα τεχνικά αποθέματα και οι μπαταρίες ιόντων λιθίου στερεάς κατάστασης αναμένεται να γίνουν η κυρίαρχη τεχνολογική διαδρομή για την επόμενη γενιά μπαταριών λιθίου ισχύος αυτοκινήτου. Δεν είναι μόνο μια σημαντική κατεύθυνση ανάπτυξης για τις δευτερεύουσες μπαταρίες στο μέλλον, αλλά και ένα σημαντικό έργο προς το παρόν.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των μπαταριών στερεάς κατάστασης σε σύγκριση με τις τριμερείς μπαταρίες; Πρώτα απ 'όλα, όσον αφορά την ενεργειακή πυκνότητα, το ηλεκτροχημικό παράθυρο οργανικών ηλεκτρολυτών που χρησιμοποιείται επί του παρόντος σε τριμερείς και άλλες μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι περιορισμένο και είναι δύσκολο να είναι συμβατό με μεταλλικές ανόδους λιθίου και πρόσφατα αναπτυγμένα υλικά καθόδου υψηλού δυναμικού. Ωστόσο, οι στερεοί ηλεκτρολύτες έχουν γενικά ευρύτερη ηλεκτρική ικανότητα από τους οργανικούς ηλεκτρολύτες. Το χημικό παράθυρο βοηθά στην περαιτέρω αύξηση της ενεργειακής πυκνότητας της μπαταρίας. Δεύτερον, όσον αφορά τον όγκο, δεδομένου ότι ο ηλεκτρολύτης αντικαθίσταται από έναν στερεό ηλεκτρολύτη, ο όγκος μιας στερεάς μπαταρίας θα είναι μικρότερος με την ίδια ενεργειακή πυκνότητα. Με την ίδια ποσότητα ισχύος, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα γίνουν μικρότερες. Υπό την προϋπόθεση ότι η ενεργειακή πυκνότητα παραμένει η ίδια, η μάζα και ο όγκος της μπαταρίας στερεάς κατάστασης με την ίδια φόρτιση θα είναι μικρότερες από εκείνες της μπαταρίας υγρού ηλεκτρολύτη. Όχι μόνο αυτό, επειδή δεν υπάρχει ηλεκτρολύτης στη μπαταρία στερεάς κατάστασης, είναι πιο εύκολο να το σφραγίσετε. Όταν το χρησιμοποιείτε σε εξοπλισμό μεγάλης κλίμακας, όπως αυτοκίνητα, δεν είναι απαραίτητο να προσθέσετε επιπλέον σωλήνες ψύξης, ηλεκτρονικά χειριστήρια κ.λπ., γεγονός που εξοικονομεί κόστος ενώ μειώνει το δικό του βάρος. Μετά τη χρήση ενός στερεού ηλεκτρολύτη, το αρνητικό ηλεκτρόδιο γραφίτη μπορεί να αντικατασταθεί με μεταλλικό λίθιο, το οποίο μειώνει σημαντικά το βάρος ολόκληρης της μπαταρίας.

Από την άποψη της διάταξης των μπαταριών στερεάς κατάστασης σε διάφορες χώρες, η Toyota είναι πιο προηγμένη στην τεχνολογία. Ξεκίνησε τις μπαταρίες σουλφιδίου στερεάς κατάστασης το 2010. Το 2014, η ενεργειακή πυκνότητα του πειραματικού πρωτοτύπου της μπαταρίας&# 39 έφτασε τα 400Wh / kg. Από τον Φεβρουάριο του 2017, τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας στερεάς κατάστασης της Toyota&# 39 έφτασαν τα 30, πολύ υψηλότερα από άλλες εταιρείες. Σύμφωνα με στελέχη της Toyota, η Toyota θα πραγματοποιήσει την εκβιομηχάνιση των μπαταριών στερεάς κατάστασης σουλφιδίου το 2020. Επιπλέον, η Samsung έχει επιτύχει επίσης ορισμένα αποτελέσματα, χρησιμοποιώντας στερεούς ηλεκτρολύτες με βάση το σουλφίδιο για να παράγει δοκιμαστική παραγωγή πολυστρωματικού δευτερεύοντος 2000mAh, 175Wh / kg μπαταρία.

Η εγχώρια εταιρεία CATL είναι επίσης σχετικά ώριμη σε μπαταρίες στερεάς κατάστασης σουλφιδίου και επί του παρόντος επιταχύνει την ανάπτυξη μεταλλικών μπαταριών λιθίου σε στερεά κατάσταση σουλφιδίου για EV. Επιπλέον, αξίζει να σημειωθεί ότι το Ganfeng Lithium ολοκλήρωσε πρόσφατα την πρώτη γενιά πειραματικών σχεδίων έρευνας και ανάπτυξης μπαταριών στερεάς κατάστασης και τα δείγματά του έχουν περάσει την επιθεώρηση του Κέντρου Επιθεώρησης Αυτοκινήτου του Ινστιτούτου Έρευνας Αυτοκινήτου της Κίνας και το έργο δεν έχει επιτυχημένο προηγούμενο πρακτικής στην Κίνα, η οποία είναι διεθνής ηγέτης Η τεχνολογική πρόοδος αναμένεται να επιτύχει μαζική παραγωγή το 2019.

Σε σύγκριση με τις τριμερείς μπαταρίες, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης έχουν τόσα πολλά πλεονεκτήματα, γιατί δεν μπόρεσαν να επιτύχουν μαζική παραγωγή; Το κλειδί για τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι υλικά ηλεκτρολυτών στερεάς κατάστασης. Ο πιο σημαντικός λόγος για τη δυσκολία στην ανάπτυξη μπαταριών στερεάς κατάστασης σε αυτό το στάδιο είναι η αποτυχία των υλικών ηλεκτρολυτών να επιτύχουν καινοτομίες. Κανένα από τα υπάρχοντα ανόργανα στερεά ηλεκτρολύτη και πολυμερή υλικά ηλεκτρολυτών δεν έχει υψηλή ιοντική αγωγιμότητα και μηχανική αντοχή, αλλά επίσης έχει καλές ιδιότητες επεξεργασίας.

Τα τεχνικά προβλήματα των μπαταριών λιθίου ισχύος ήταν πάντοτε το εμπόδιο που περιορίζει την ανάπτυξη νέων ενεργειακών οχημάτων, και το εμπόδιο που οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι δύσκολο να διαπεραστούν είναι επίσης στην τεχνολογία. Στον σημερινό έντονο ανταγωνισμό της&# 39 στη βιομηχανία μπαταριών λιθίου ισχύος, οι εταιρείες που πραγματικά έχουν το τελευταίο γέλιο είναι συχνά αυτές που κατέχουν βασικές τεχνολογίες. Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι μια σημαντική κατεύθυνση ανάπτυξης της τεχνολογίας στο μέλλον και είναι ήδη η συναίνεση του κλάδου. Εάν οι κινεζικές εταιρείες μπορούν να κερδίσουν την επόμενη&«σκληρή μάχη GG»; χρειάζεται ακόμη τις κοινές προσπάθειες συναδέλφων του κλάδου.