Cum este dezvoltarea actuală a bateriilor în stare solidă?

Bateriile în stare solidă se referă la bateriile produse folosind electrozi în stare solidă și electroliți în stare solidă. Diferite de bateriile lichide existente, acestea sunt una dintre direcțiile principale pentru dezvoltarea de baterii noi pentru vehicule cu energie în viitor. Recent, când Grupul Volkswagen și-a anunțat raportul financiar în al doilea trimestru, CEO-ul grupului Volkswagen, Herbert Diss, a declarat că Volkswagen intenționează să producă în mod independent baterii în stare solidă, iar producția de masă ar putea începe în 2024 sau 2025. Potrivit cotului național GG; Foaie de parcurs pentru economie și energie nouă pentru vehicule" ;, până în 2025, densitatea energetică a bateriilor cu litiu pentru vehiculele electrice pure este de 400Wh / kg, iar obiectivul în 2030 este de 500Wh / kg. În ceea ce privește bateria ternară utilizată pe scară largă în prezent, blocajul tehnic existent în această etapă face dificilă realizarea obiectivelor de mai sus.

Dacă densitatea energetică a bateriilor cu litiu de putere este de a atinge obiectivul unei densități de energie mai mari de 500Wh / kg conform programării, sistemul de baterii lichid electrolit existente poate fi lipsit de putere. Fiind următoarea generație de tehnologie a bateriei pentru 500Wh / kg, cercetarea și dezvoltarea sistemului de baterii în stare solidă a devenit o cerere rigidă. Dezvoltarea pe termen mediu și lung a noii energii a industriei auto necesită noi rezerve tehnice și se așteaptă ca bateriile litiu-ion în stare solidă să devină ruta tehnologică dominantă pentru următoarea generație de baterii litiu de putere auto. Nu este doar o direcție importantă de dezvoltare pentru bateriile secundare în viitor, ci și o sarcină importantă în prezent.

Care sunt avantajele bateriilor în stare solidă în comparație cu bateriile ternare? În primul rând, în ceea ce privește densitatea energiei, fereastra electrochimică a electroliților organici utilizați în prezent în bateriile ternare și în alte baterii litiu-ion este limitată și este dificil să fie compatibil cu anodii de litiu metalici și cu materialele catodice cu potențial ridicat nou dezvoltate. Cu toate acestea, electroliții solizi au, în general, o capacitate electrică mai mare decât electroliții organici. Fereastra chimică ajută la creșterea densității energetice a bateriei. În al doilea rând, în ceea ce privește volumul, deoarece electrolitul este înlocuit cu un electrolit solid, volumul unei baterii solide va fi mai mic sub aceeași densitate de energie. Cu aceeași cantitate de energie, bateriile în stare solidă vor deveni mai mici. În cazul în care densitatea energiei rămâne aceeași, masa și volumul bateriei în stare solidă cu aceeași încărcare vor fi mai mici decât cea a bateriei lichide electrolit. Nu numai asta, deoarece nu există electrolit în bateria solidă, este mai ușor să-l sigilați. Când îl utilizați în echipamente de mari dimensiuni, cum ar fi automobile, nu este necesar să adăugați tuburi de răcire suplimentare, comenzi electronice etc., ceea ce economisește costuri, reducând în același timp propria greutate. După utilizarea unui electrolit solid, electrodul negativ de grafit poate fi înlocuit cu litiu metalic, ceea ce reduce semnificativ greutatea întregii baterii.

Din perspectiva dispunerii bateriilor în stare solidă în diferite țări, Toyota este mai avansată în tehnologie. A lansat baterii cu sulf solid în 2010. În 2014, densitatea energetică a prototipului experimental al bateriei&# 39 a ajuns la 400Wh / kg. Începând din februarie 2017, brevetele în stare solidă legate de bateria Toyota&au atins 30, mult mai mari decât alte companii. Potrivit directorilor Toyota, Toyota va realiza industrializarea bateriilor cu stare solidă sulfuroasă în 2020. În plus, Samsung a obținut, de asemenea, anumite rezultate, folosind electroliți solizi pe bază de sulfuri pentru a produce un test secundar laminat complet solid de 2000 mAh, 175Wh / kg baterie.

Compania națională CATL este, de asemenea, relativ matură în bateriile cu stare solidă cu sulfuri și în prezent accelerează dezvoltarea bateriilor cu litiu metalic cu litiu cu sulfuri pentru vehicule electrice. În plus, este demn de remarcat faptul că Ganfeng Lithium a finalizat recent primul proiect de linie pilot de cercetare și dezvoltare a bateriilor în stare solidă de primă generație, iar eșantioanele sale au trecut inspecția Centrului de inspecție a automobilului China Automobile Research Institute, iar proiectul nu are precedent de practică de succes în China, care este un lider internațional. Progresul tehnologic este de așteptat să realizeze producția de masă în 2019.

Comparativ cu bateriile ternare, bateriile în stare solidă au atât de multe avantaje, de ce nu au reușit să realizeze producția în masă? Cheia bateriilor în stare solidă sunt materialele electrolitice în stare solidă. Cel mai important motiv pentru dificultatea dezvoltării bateriilor în stare solidă în această etapă este eșecul materialelor electrolitice în realizarea progreselor. Niciunul dintre materialele electrolitice solide anorganice și polimerice existente nu are conductivitate ionică și rezistență mecanică ridicate, dar are și proprietăți bune de prelucrare.

Problemele tehnice ale bateriilor cu litiu de putere au fost întotdeauna blocajul care restricționează dezvoltarea de vehicule noi cu energie, iar blocajul în care bateriile cu stare solidă sunt greu de parcurs este, de asemenea, tehnologic. În prezent, concurența acerbă a&# 39 în industria bateriilor de litiu, companiile care au ultimul râs sunt adesea cele care stăpânesc tehnologiile de bază. Bateriile în stare solidă reprezintă o direcție importantă de dezvoltare a tehnologiei în viitor și este deja consensul industriei. Dacă companiile chineze pot câștiga următorul" lupta grea" încă are nevoie de eforturile comune ale colegilor din industrie.