By hoppt
Bateries d'estat sòlid: la ruta de les bateries de nova generació
El 14 de maig, segons "The Korea Times" i altres informes de mitjans, Samsung té previst cooperar amb Hyundai per desenvolupar vehicles elèctrics i proporcionar bateries d'energia i altres peces de cotxe connectades per als vehicles elèctrics Hyundai. Els mitjans de comunicació prediuen que Samsung i Hyundai signaran aviat un memoràndum d'entesa no vinculant sobre el subministrament de bateries. S'informa que Samsung va presentar la seva última bateria d'estat sòlid a Hyundai.
Segons Samsung, quan el seu prototip de bateria està completament carregat, pot permetre que un cotxe elèctric condueixi més de 800 quilòmetres alhora, amb una vida útil de la bateria de més de 1,000 vegades. El seu volum és un 50% més petit que una bateria d'ions de liti de la mateixa capacitat. Per aquest motiu, les bateries d'estat sòlid es consideren les bateries de potència més adequades per als vehicles elèctrics en els propers deu anys.
A principis de març de 2020, l'Institut d'Estudis Avançats de Samsung (SAIT) i el Centre de Recerca Samsung del Japó (SRJ) van publicar "Bateries metàl·liques de liti d'estat sòlid d'alta energia de cicle llarg activades per plata" a la revista "Nature Energy". -Ànodes compostos de carboni" va presentar el seu darrer desenvolupament en el camp de les bateries d'estat sòlid.
Aquesta bateria utilitza un electròlit sòlid, que no és inflamable a altes temperatures i també pot inhibir el creixement de dendrites de liti per evitar curtcircuits de punxada. A més, utilitza una capa composta de plata-carboni (Ag-C) com a ànode, que pot augmentar la densitat d'energia fins a 900 Wh/L, té una vida útil llarga de més de 1000 cicles i una eficiència coulombica molt alta (càrrega). i eficiència de descàrrega) del 99.8%. Pot conduir la bateria després d'un sol pagament. El cotxe va recórrer 800 quilòmetres.
Tanmateix, el SAIT i el SRJ que van publicar l'article són institucions de recerca científica més que Samsung SDI, que se centra en la tecnologia. L'article només aclareix el principi, l'estructura i el rendiment de la nova bateria. Es considera preliminarment que la bateria encara es troba en fase de laboratori i serà difícil de produir en massa en un curt període de temps.
La diferència entre les bateries d'estat sòlid i les bateries d'ió de liti líquid tradicionals és que s'utilitzen electròlits sòlids en lloc d'electròlits i separadors. No és necessari utilitzar ànodes de grafit intercalats amb liti. En canvi, s'utilitza liti metàl·lic com a ànode, que redueix el nombre de materials d'ànode. Alimenta les bateries amb una densitat d'energia corporal més alta (>350 Wh/kg) i una vida útil més llarga (>5000 cicles), així com funcions especials (com la flexibilitat) i altres requisits.
Les bateries del nou sistema inclouen bateries d'estat sòlid, bateries de flux de liti i bateries metall-aire. Les tres bateries d'estat sòlid tenen els seus avantatges. Els electròlits de polímers són electròlits orgànics, i els òxids i sulfurs són electròlits ceràmics inorgànics.
Mirant a les empreses globals de bateries d'estat sòlid, hi ha empreses emergents i també hi ha fabricants internacionals. Les empreses estan soles en el sistema d'electròlits amb diferents creences, i no hi ha cap tendència de flux tecnològic o integració. En l'actualitat, algunes vies tècniques s'acosten a les condicions de la industrialització, i s'està treballant el camí cap a l'automatització de bateries d'estat sòlid.
Les empreses europees i americanes prefereixen sistemes de polímers i òxids. L'empresa francesa Bolloré va prendre el lideratge en la comercialització de bateries d'estat sòlid basades en polímers. El desembre de 2011, els seus vehicles elèctrics alimentats amb bateries de polímer d'estat sòlid de 30 kWh + condensadors elèctrics de doble capa van entrar al mercat d'automòbils compartits, que va ser la primera vegada al món. Bateries comercials d'estat sòlid per a vehicles elèctrics.
Sakti3, un fabricant de bateries d'estat sòlid d'òxid de pel·lícula fina, va ser adquirida pel gegant britànic d'electrodomèstics Dyson el 2015. Està subjecte al cost de la preparació de pel·lícula prima i a la dificultat de la producció a gran escala, i no hi ha hagut cap massa. producte de producció durant molt de temps.
El pla de Maxwell per a bateries d'estat sòlid és entrar primer al mercat de les bateries petites, produir-les en massa el 2020 i utilitzar-les en el camp de l'emmagatzematge d'energia el 2022. Per a una ràpida aplicació comercial, Maxwell pot considerar primer provar semi- bateries sòlides a curt termini. Tot i així, les bateries semisòlides són més cares i s'utilitzen principalment en camps de demanda particulars, cosa que dificulta les aplicacions a gran escala.
Els productes d'òxid de pel·lícula no fina tenen un rendiment global excel·lent i actualment són populars en desenvolupament. Tant Taiwan Huineng com Jiangsu Qingdao són jugadors coneguts en aquesta pista.
Les empreses japoneses i coreanes estan més compromeses a resoldre els problemes d'industrialització del sistema de sulfurs. Empreses representatives com Toyota i Samsung han accelerat el seu desplegament. Les bateries d'estat sòlid de sulfur (bateries de liti-sofre) tenen un potencial de desenvolupament colossal a causa de la seva alta densitat energètica i el seu baix cost. Entre ells, la tecnologia de Toyota és la més avançada. Va llançar bateries de demostració de nivell d'amperes i rendiment electroquímic. Al mateix temps, també van utilitzar LGPS amb una conductivitat a temperatura ambient més alta com a electròlit per preparar una bateria més gran.
El Japó ha llançat un programa nacional de recerca i desenvolupament. L'aliança més prometedora és Toyota i Panasonic (Toyota compta amb prop de 300 enginyers implicats en el desenvolupament de bateries d'estat sòlid). Va dir que comercialitzaria bateries d'estat sòlid en cinc anys.
El pla de comercialització de bateries d'estat sòlid desenvolupat per Toyota i NEDO comença amb el desenvolupament de bateries d'estat sòlid (bateries de primera generació) utilitzant materials LIB optimistes i nocius existents. Després d'això, utilitzarà nous materials positius i negatius per augmentar la densitat d'energia (bateries de nova generació). S'espera que Toyota produeixi prototips de vehicles elèctrics d'estat sòlid el 2022, i utilitzarà bateries d'estat sòlid en alguns models el 2025. El 2030, la densitat d'energia pot arribar als 500 Wh/kg per aconseguir aplicacions de producció massiva.
Des del punt de vista de les patents, entre els 20 primers sol·licitants de patents per a bateries de liti d'estat sòlid, les empreses japoneses van ser 11. Toyota va sol·licitar-ne més, arribant a 1,709, 2.2 vegades la del segon Panasonic. Les 10 millors empreses són totes japoneses i sud-coreanes, incloses 8 al Japó i 2 a Corea del Sud.
Des de la perspectiva del disseny global de patents dels titulars de patents, el Japó, els Estats Units, la Xina, Corea del Sud i Europa són els països o regions clau. A més de les aplicacions locals, Toyota té el nombre més important d'aplicacions als Estats Units i la Xina, representant el 14.7% i el 12.9% del total de sol·licituds de patent, respectivament.
La industrialització de bateries d'estat sòlid al meu país també està en constant exploració. Segons el pla de ruta tècnica de la Xina, l'any 2020, anirà realitzant gradualment electròlit sòlid, síntesi de material càtode d'alta energia específica i tecnologia de construcció d'aliatge de liti amb estructura de marc tridimensional. Reconeixerà la fabricació de mostres de bateria única de petita capacitat de 300 Wh/kg. El 2025, la tecnologia de control de la interfície de la bateria d'estat sòlid realitzarà una mostra de bateria única de gran capacitat de 400 Wh/kg i una tecnologia de grup. S'espera que les bateries d'estat sòlid i les bateries de sofre de liti es puguin produir i promocionar en massa el 2030.
Les bateries de nova generació del projecte de recaptació de fons de CATL inclouen bateries d'estat sòlid. Segons els informes de NE Times, CATL espera aconseguir la producció massiva de bateries d'estat sòlid com a mínim el 2025.
En conjunt, la tecnologia del sistema de polímers és la més madura i neix el primer producte de nivell EV. La seva naturalesa conceptual i de futur ha provocat l'acceleració de la inversió en investigació i desenvolupament per part dels més tardans, però el límit superior de rendiment restringeix el creixement i la combinació amb electròlits sòlids inorgànics serà una solució possible en el futur; oxidació; En el sistema de materials, el desenvolupament de tipus de pel·lícula prima se centra en l'expansió de la capacitat i la producció a gran escala, i el rendiment general dels tipus que no són pel·lícules és millor, que és el focus de la investigació i desenvolupament actuals; El sistema de sulfur és el sistema de bateries d'estat sòlid més prometedor en el camp dels vehicles elèctrics, però en una situació polaritzada amb un gran espai per al creixement i la tecnologia immadura, resoldre problemes de seguretat i interfícies és el focus del futur.
Els reptes als quals s'enfronten les bateries d'estat sòlid inclouen principalment:
Les bateries de sofre de liti, aire de liti i altres sistemes han de substituir tot el marc de l'estructura de la bateria, i hi ha problemes cada cop més importants. Els elèctrodes positius i negatius de les bateries d'estat sòlid poden continuar utilitzant el sistema actual i la dificultat de realització és relativament petita. Com a tecnologia de bateries de nova generació, les bateries d'estat sòlid tenen una seguretat i una densitat d'energia més elevades i es convertiran en l'únic camí en l'era posterior al liti.
respon en 6 hores, qualsevol pregunta és benvinguda!
