Solidsubstancaj baterioj: la venontgeneracia baterivojo

Solidsubstancaj baterioj: la venontgeneracia baterivojo

La 14-an de majo, laŭ raportoj de "The Korea Times" kaj aliaj amaskomunikiloj, Samsung planas kunlabori kun Hyundai por disvolvi elektrajn veturilojn kaj provizi elektrajn bateriojn kaj aliajn konektitajn aŭtopartojn por elektraj veturiloj Hyundai. La amaskomunikilaro antaŭdiras, ke Samsung kaj Hyundai baldaŭ subskribos nedevigan memorandon de kompreno pri baterioprovizo. Estas raportite, ke Samsung enkondukis sian lastan solidan baterion al Hyundai.

Laŭ Samsung, kiam ĝia prototipa baterio estas plene ŝargita, ĝi povas permesi al elektra aŭto veturi samtempe pli ol 800 kilometrojn, kun bateria cikla vivo pli ol 1,000 fojojn. Ĝia volumeno estas 50% pli malgranda ol litia-jona baterio de la sama kapablo. Tial, solidsubstancaj baterioj estas konsiderataj kiel la plej taŭgaj potencaj kuirilaroj por elektraj veturiloj en la venontaj dek jaroj.

Komence de marto 2020, Samsung Institute for Advanced Study (SAIT) kaj Samsung Research Center of Japan (SRJ) publikigis "High-energy long-cycling all-solid-state litium metal-bateries enabled by silver" en la revuo "Nature Energy". -Karbonaj kunmetitaj anodoj" prezentis sian plej novan evoluon en la kampo de solidsubstancaj baterioj.

Ĉi tiu kuirilaro uzas solidan elektroliton, kiu ne estas brulema ĉe altaj temperaturoj kaj ankaŭ povas malhelpi la kreskon de litiaj dendritoj por eviti trapikitajn kurtcirkvitojn. Krome, ĝi uzas arĝentan-karbonan (Ag-C) kunmetitan tavolon kiel la anodo, kiu povas pliigi la energian densecon al 900Wh/L, havas longan ciklovivon de pli ol 1000 cikloj, kaj tre altan coulombian efikecon (ŝarĝo). kaj malŝarĝa efikeco) de 99.8%. Ĝi povas veturi la kuirilaron post ununura pago. La aŭto vojaĝis 800 kilometrojn.

Tamen, la SAIT kaj SRJ kiuj publikigis la paperon estas sciencaj esplorinstitucioj prefere ol Samsung SDI, kiu temigas teknologion. La artikolo nur klarigas la principon, strukturon kaj rendimenton de la nova baterio. Estas antaŭjuĝite, ke la kuirilaro ankoraŭ estas en la laboratoriostadio kaj estos malfacile amasproduktebla en mallonga periodo.

La diferenco inter solidsubstancaj baterioj kaj tradiciaj likvaj litiojonaj baterioj estas, ke solidaj elektrolitoj estas uzataj anstataŭ elektrolitoj kaj apartigiloj. Ne necesas uzi litio-interkalitajn grafitajn anodojn. Anstataŭe, metala litio estas utiligita kiel la anodo, kiu reduktas la nombron da anodaj materialoj. Elektu bateriojn kun pli alta korpa energia denseco (>350Wh/kg) kaj pli longa vivo (>5000 cikloj), same kiel specialaj funkcioj (kiel ekzemple fleksebleco) kaj aliaj postuloj.

La novaj sistemaj baterioj inkluzivas solidsubstantajn bateriojn, litiajn fluobateriojn kaj metal-aerajn bateriojn. La tri solidsubstancaj kuirilaroj havas siajn avantaĝojn. Polimerelektrolitoj estas organikaj elektrolitoj, kaj oksidoj kaj sulfidoj estas neorganikaj ceramikaj elektrolitoj.

Rigardante la tutmondajn solidsubstantajn bateriajn kompaniojn, ekzistas noventreprenoj, kaj ankaŭ estas internaciaj fabrikistoj. La kompanioj estas solaj en la elektrolita sistemo kun malsamaj kredoj, kaj ne ekzistas tendenco de teknologia fluo aŭ integriĝo. Nuntempe, iuj teknikaj vojoj estas proksimaj al la kondiĉoj de industriiĝo, kaj la vojo al la aŭtomatigo de solidsubstancaj kuirilaroj estis en progreso.

Eŭropaj kaj amerikaj kompanioj preferas polimerajn kaj oksidajn sistemojn. La franca firmao Bolloré ekgvidis en komercigado de polimer-bazitaj solidsubstancaj baterioj. En decembro 2011, ĝiaj elektraj veturiloj funkciigitaj per 30kwh solidsubstancaj polimerbaterioj + elektraj duoble-tavolaj kondensiloj eniris la komunan aŭtan merkaton, kio estis la unua fojo en la mondo. Komercaj solidsubstancaj baterioj por EVs.

Sakti3, maldikfilma oksida solidsubstanca baterioproduktanto, estis akirita de brita hejm-aparato giganto Dyson en 2015. Ĝi estas kondiĉigita de la kosto de maldikfilma preparo kaj la malfacileco de grandskala produktado, kaj ne okazis amaso. produkta produkto dum longa tempo.

La plano de Maxwell por solidsubstancaj baterioj estas unue eniri la merkaton de malgrandaj baterioj, amasprodukti ilin en 2020, kaj uzi ilin en la kampo de energistokado en 2022. Por rapida komerca aplikado, Maxwell eble unue pripensos provi duon- solidaj kuirilaroj baldaŭ. Tamen, duonsolidaj baterioj estas pli multekostaj kaj estas ĉefe uzitaj en specialaj postulkampoj, igante grandskalajn aplikojn malfacilaj.

Ne-maldikfilmaj oksidaj produktoj havas bonegan ĝeneralan rendimenton kaj estas nuntempe popularaj en evoluo. Kaj Taiwan Huineng kaj Jiangsu Qingdao estas konataj ludantoj en ĉi tiu trako.

Japanaj kaj koreaj kompanioj pli engaĝiĝas por solvi la industriigajn problemojn de la sulfidsistemo. Reprezentaj kompanioj kiel Toyota kaj Samsung akcelis sian deplojon. Sulfidaj solidsubstancaj baterioj (litio-sulfuraj baterioj) havas kolosan evoluan potencialon pro sia alta energidenseco kaj malalta kosto. Inter ili, la teknologio de Toyota estas la plej progresinta. Ĝi liberigis ampernivelajn Demo-bateriojn kaj elektrokemian agadon. Samtempe, ili ankaŭ uzis LGPS kun pli alta ĉambra temperaturo konduktivo kiel la elektroliton por prepari pli grandan bateripakaĵon.

Japanio lanĉis tutlandan esplor- kaj disvolvan programon. La plej promesplena alianco estas Toyota kaj Panasonic (Toyota havas preskaŭ 300 inĝenierojn implikitajn en evoluigado de solidsubstancaj baterioj). Ĝi diris, ke ĝi komercigos solidsubstantajn bateriojn ene de kvin jaroj.

La komercplano de tute-solidsubstancaj baterioj evoluigitaj fare de Toyota kaj NEDO komenciĝas per evoluigado de tute-solidsubstancaj baterioj (unua-generaciaj baterioj) uzante ekzistantajn LIB optimismajn kaj damaĝajn materialojn. Post tio, Ĝi uzos novajn pozitivajn kaj negativajn materialojn por pliigi la energian densecon (venon-generaciaj kuirilaroj). Toyota estas atendita produkti prototipojn de solidsubstancaj elektraj veturiloj en 2022, kaj Ĝi uzos solidsubstantajn bateriojn en iuj modeloj en 2025. En 2030, la energia denseco povas atingi 500Wh/kg por atingi amasproduktajn aplikojn.

El la perspektivo de patentoj, inter la plej bonaj 20 patentpetantoj por solidsubstancaj litiaj baterioj, japanaj kompanioj konsistigis 11. Toyota plej petis, atingante 1,709 2.2, 10 fojojn ol la dua Panasonic. La plej bonaj 8 kompanioj estas ĉiuj japanaj kaj sudkoreaj, inkluzive de 2 en Japanio kaj XNUMX en Sud-Koreio.

El la perspektivo de tutmonda patentaranĝo de patentuloj, Japanio, Usono, Ĉinio, Sud-Koreio kaj Eŭropo estas la ŝlosilaj landoj aŭ regionoj. Krom lokaj aplikoj, Toyota havas la plej signifan nombron da aplikoj en Usono kaj Ĉinio, okupante 14.7% kaj 12.9% de la totalaj patentpetoj, respektive.

La industriiĝo de solidsubstancaj kuirilaroj en mia lando ankaŭ estas sub konstanta esplorado. Laŭ la teknika itinero de Ĉinio, en 2020, Ĝi iom post iom realigos solidan elektroliton, altan specifan energian katodan materialan sintezon kaj tridimensian kadrostrukturon de litialoja konstruteknologio. Ĝi rekonos 300Wh/kg malgrand-kapacitan unubaterian specimenan fabrikadon. En 2025, solidsubstanca bateria interfaco-kontrolteknologio realigos 400Wh/kg de granda kapacito unubateria specimeno kaj grupteknologio. Oni atendas, ke solidsubstancaj baterioj kaj litio-sulfuraj baterioj povas esti amasproduktitaj kaj promociitaj en 2030.

La venontgeneraciaj baterioj en la IPO-kvestprojekto de CATL inkludas solidsubstantajn bateriojn. Laŭ raportoj de NE Times, CATL atendas atingi amasproduktadon de solidsubstancaj baterioj almenaŭ en 2025.

Entute, la polimera sistemo-teknologio estas la plej matura, kaj naskiĝas la unua EV-nivela produkto. Ĝia koncipa kaj antaŭrigarda naturo ekigis la akcelon de investo en esplorado kaj evoluo de malfruintoj, sed la supra limo de agado limigas kreskon, kaj kunmetado kun neorganikaj solidaj elektrolitoj estos ebla solvo en la estonteco; oksidado; En la materiala sistemo, la disvolviĝo de maldikaj filmaj tipoj estas koncentrita al kapacita ekspansio kaj grandskala produktado, kaj la ĝenerala agado de nefilmaj tipoj estas pli bona, kio estas la fokuso de nuna esplorado kaj disvolviĝo; sulfidsistemo estas la plej promesplena solid-stata bateriosistemo en la kampo de elektraj veturiloj, Sed en polarigita situacio kun amasa loko por kresko kaj nematura teknologio, solvi sekurecajn problemojn kaj interfacajn problemojn estas la fokuso de la estonteco.

La defioj konfrontitaj per solidsubstancaj baterioj plejparte inkluzivas:

• Reduktante kostojn.
• Plibonigante la sekurecon de solidaj elektrolitoj.
• Konservado de kontakto inter elektrodoj kaj elektrolitoj dum ŝarĝo kaj malŝarĝo.

Litio-sulfuraj kuirilaroj, litio-aero kaj aliaj sistemoj bezonas anstataŭigi la tutan bateriostrukturan kadron, kaj estas pli kaj pli gravaj problemoj. La pozitivaj kaj negativaj elektrodoj de solidsubstancaj kuirilaroj povas daŭre uzi la nunan sistemon, kaj la malfacileco de realigo estas relative eta. Kiel la venontgeneracia bateria teknologio, solidsubstancaj kuirilaroj havas pli altan sekurecon kaj energian densecon kaj fariĝos la sola maniero en la post-litia epoko.