Hvordan er den aktuelle udvikling af solid state-batterier?

Solid-state-batterier henviser til batterier, der er produceret ved hjælp af solid-state-elektroder og solid-state-elektrolytter. Forskellig fra eksisterende batterier i flydende form er de en af ​​de vigtigste retninger for udviklingen af ​​nye batterier til køretøjer i fremtiden. For nylig, da Volkswagen-koncernen offentliggjorde sin regnskabsrapport for andet kvartal, sagde Volkswagen-koncernchef Herbert Diss, at Volkswagen planlægger uafhængigt at producere solid state-batterier, og masseproduktion kan begynde i 2024 eller 2025. Ifølge det nationale GG-tilbud; Energi- besparelse og New Energy Vehicle Technology Roadmap" ;, inden 2025, er energitæthedsmålet for lithiumbatterier til rene elektriske køretøjer 400Wh / kg, og målet i 2030 er 500Wh / kg. For så vidt angår det aktuelt anvendte ternære batteri, gør den tekniske flaskehals, der findes på dette stadium, det vanskeligt at nå ovennævnte mål.

Hvis energitætheden for kraftige lithiumbatterier skal nå målet om energitæthed større end 500Wh / kg som planlagt, kan det eksisterende flydende elektrolytbatterisystem være magtesløst. Som den næste generation af batteriteknologirute på 500Wh / kg er forskning og udvikling af solid state-batterisystem blevet en stiv efterspørgsel. Den mellem- og langsigtede udvikling af den nye energibilindustri kræver nye tekniske reserver, og solid-state lithium-ion-batterier forventes at blive den dominerende teknologirute for den næste generation af lithium-batterier til bilindustrien. Det er ikke kun en vigtig udviklingsretning for sekundære batterier i fremtiden, men også en vigtig opgave i øjeblikket.

Hvad er fordelene ved solid state-batterier sammenlignet med ternære batterier? Først og fremmest, hvad angår energitæthed, er det elektrokemiske vindue af organiske elektrolytter, der i øjeblikket anvendes i ternære og andre lithium-ion-batterier, begrænset, og det er vanskeligt at være kompatibel med metal-lithium-anoder og nyudviklede højpotentielle katodematerialer. Imidlertid har faste elektrolytter generelt en bredere elektrisk kapacitet end organiske elektrolytter. Det kemiske vindue hjælper med at øge batteriets energitæthed yderligere. For det andet, når det gælder volumen, da elektrolytten erstattes af en fast elektrolyt, vil volumenet af et solidt batteri være mindre under den samme energitæthed. Med den samme mængde strøm bliver solid state-batterier mindre. Under den omstændighed, at energitætheden forbliver den samme, vil massen og volumenet af solid state-batteriet med den samme opladning være mindre end det for det flydende elektrolytbatteri. Ikke kun det, fordi der ikke er nogen elektrolyt i solid state-batteriet, er det lettere at forsegle det. Når du bruger det i stort udstyr såsom biler, er det ikke nødvendigt at tilføje yderligere kølerør, elektroniske styringer osv., Hvilket sparer omkostninger, samtidig med at dets egenvægt reduceres. Efter brug af en fast elektrolyt kan den grafitnegative elektrode udskiftes med metallisk lithium, hvilket reducerer vægten af ​​hele batteriet betydeligt.

Fra perspektivet af layoutet af solid state-batterier i forskellige lande er Toyota mere avanceret inden for teknologi. Den lancerede sulfid-solid state-batterier i 2010. I 2014 nåede energitætheden af ​​batteriets' s eksperimentelle prototype 400Wh / kg. Fra februar 2017 nåede Toyota' s solid-state batterirelaterede patenter 30, langt højere end andre virksomheder. Ifølge Toyota-ledere vil Toyota realisere industrialiseringen af ​​sulfid-solid state-batterier i 2020. Derudover har Samsung også opnået visse resultater ved at bruge sulfidbaserede faste elektrolytter til at prøveproducere en 2000mAh, 175Wh / kg lamineret hel-solid sekundær batteri.

Det indenlandske firma CATL er også relativt modent i sulfid-solid-state-batterier og fremskynder i øjeblikket udviklingen af ​​sulfid-all-solid-state-lithiummetalbatterier til elbiler. Derudover er det værd at bemærke, at Ganfeng Lithium for nylig har afsluttet første generation af solid-state batteri forskning og udvikling pilotlinjeprojekt, og dets prøver har bestået inspektionen af ​​China Automobile Research Institute Automobile Inspection Center, og projektet har ingen vellykket praksis præcedens i Kina, som er en international leder Det teknologiske gennembrud forventes at opnå masseproduktion i 2019.

Sammenlignet med ternære batterier har solid state-batterier så mange fordele, hvorfor har de ikke været i stand til at opnå masseproduktion? Nøglen til solid state-batterier er solid-state elektrolytmaterialer. Den vigtigste årsag til vanskelighederne med udviklingen af ​​solid state-batterier på dette tidspunkt er manglen på elektrolytmaterialer til at opnå gennembrud. Ingen af ​​de eksisterende uorganiske faste elektrolyt- og polymerelektrolytmaterialer har høj ionisk ledningsevne og mekanisk styrke, men har også gode behandlingsegenskaber.

De tekniske problemer med lithiumbatterier har altid været flaskehalsen, der begrænser udviklingen af ​​nye energibiler, og den flaskehals, som solid state-batterier er vanskelige at bryde igennem, er også inden for teknologi. I dag er&# 39s hårde konkurrence inden for magt lithiumbatteriindustrien, de virksomheder, der virkelig har det sidste grin, ofte dem, der mestrer kerneteknologier. Solid-state batterier er en vigtig teknologiudviklingsretning i fremtiden, og det er allerede enighed i branchen. Uanset om kinesiske virksomheder kan vinde den næste" hård kamp" har stadig brug for den fælles indsats fra kolleger i branchen.