Hvordan er den nåværende utviklingen av solid state-batterier?

Solid-state-batterier refererer til batterier produsert ved hjelp av solid-state-elektroder og solid-state-elektrolytter. Ulikt eksisterende batterier i flytende form, er de en av hovedretningslinjene for utvikling av nye energibiler i fremtiden. Nylig, da Volkswagen-konsernet kunngjorde sin finansielle rapport for andre kvartal, sa Volkswagen-konsernsjef Herbert Diss at Volkswagen planlegger å uavhengig produsere solid state-batterier, og masseproduksjon kan begynne i 2024 eller 2025. I følge det nasjonale GG-tilbudet; sparing og ny energi kjøretøy teknologi veikart" ;, innen 2025, er energitetthetsmålet for litiumbatterier for rene elektriske kjøretøyer 400Wh / kg, og målet i 2030 er 500Wh / kg. Når det gjelder det for tiden brukte ternære batteriet, gjør den tekniske flaskehalsen som eksisterer på dette stadiet det vanskelig å oppnå de ovennevnte målene.

Hvis energitettheten til kraftige litiumbatterier skal oppnå målet om energitetthet større enn 500Wh / kg som planlagt, kan det eksisterende flytende elektrolyttbatterisystemet være strømløst. Som neste generasjons batteriteknologirute for 500Wh / kg har forskning og utvikling av solid-state batterisystem blitt en stiv etterspørsel. Den mellom- og langsiktige utviklingen av den nye energibilindustrien krever nye tekniske reserver, og solid-state litium-ion-batterier forventes å bli den dominerende teknologiruten for neste generasjon av litiumbatterier til bilindustrien. Det er ikke bare en viktig utviklingsretning for sekundære batterier i fremtiden, men også en viktig oppgave for tiden.

Hva er fordelene med solid state-batterier sammenlignet med ternære batterier? Først og fremst, når det gjelder energitetthet, er det elektrokjemiske vinduet til organiske elektrolytter som for tiden brukes i ternære og andre litiumionbatterier, begrenset, og det er vanskelig å være kompatibel med metalllitiumanoder og nyutviklede høypotensiale katodematerialer. Imidlertid har faste elektrolytter generelt større elektrisk kapasitet enn organiske elektrolytter. Det kjemiske vinduet bidrar til å øke batteriets energitetthet ytterligere. For det andre, når det gjelder volum, siden elektrolytten erstattes av en solid elektrolytt, vil volumet til et solidt batteri være mindre under samme energitetthet. Med samme mengde strøm vil solid state-batterier bli mindre. Under den omstendighet at energitettheten forblir den samme, vil massen og volumet til solid state-batteriet med samme ladning være mindre enn det for det flytende elektrolyttbatteriet. Ikke bare det, fordi det ikke er elektrolytt i solid state-batteriet, er det lettere å forsegle det. Når du bruker den i storskala utstyr som biler, er det ikke nødvendig å legge til ekstra kjølerør, elektroniske kontroller osv., Noe som sparer kostnader og reduserer egenvekt. Etter bruk av en solid elektrolytt kan den grafittnegative elektroden erstattes med metallisk litium, noe som reduserer vekten av hele batteriet betydelig.

Fra perspektivet til utformingen av solid state-batterier i forskjellige land, er Toyota mer avansert innen teknologi. Den lanserte sulfid-solid state-batterier i 2010. I 2014 nådde energitettheten til batteriets' s eksperimentelle prototype 400Wh / kg. Per februar 2017 nådde Toyota' s solid-state batterirelaterte patenter 30, langt høyere enn andre selskaper. Ifølge Toyota-ledere vil Toyota realisere industrialiseringen av sulfid-solid state-batterier i 2020. I tillegg har Samsung også oppnådd visse resultater ved å bruke sulfidbaserte faste elektrolytter til å prøveprodusere en 2000mAh, 175Wh / kg laminert hel-solid sekundær. batteri.

Det innenlandske selskapet CATL er også relativt modent i sulfid-solid state-batterier, og akselererer for tiden utviklingen av sulfide all-solid-state litiummetallbatterier for elbiler. I tillegg er det verdt å merke seg at Ganfeng Lithium nylig har fullført første generasjons pilotprosjekt med solid state-forskning og utvikling, og prøvene har bestått inspeksjonen av China Automobile Research Institute Automobile Inspection Center, og prosjektet har ingen vellykket praksis i Kina, som er en internasjonal leder. Det teknologiske gjennombruddet forventes å oppnå masseproduksjon i 2019.

Sammenlignet med ternære batterier har solid state-batterier så mange fordeler, hvorfor har de ikke vært i stand til å oppnå masseproduksjon? Nøkkelen til solid state-batterier er solid-state elektrolyttmaterialer. Den viktigste årsaken til vanskeligheten med å utvikle solid state-batterier på dette stadiet er at elektrolyttmaterialer ikke oppnår gjennombrudd. Ingen av de eksisterende uorganiske faste elektrolytt- og polymerelektrolyttmaterialene har høy ionisk ledningsevne og mekanisk styrke, men har også gode prosesseringsegenskaper.

De tekniske problemene med kraftige litiumbatterier har alltid vært flaskehalsen som begrenser utviklingen av nye energibiler, og flaskehalsen som solid state-batterier er vanskelig å bryte gjennom, ligger også i teknologi. I dag er&# 39s sterke konkurranse i kraft-litiumbatteriindustrien, selskapene som virkelig har den siste latteren, ofte de som mestrer kjerneteknologier. Solid-state batterier er en viktig teknologiutviklingsretning i fremtiden, og det er allerede konsensus i bransjen. Hvorvidt kinesiske selskaper kan vinne neste" hard kamp" trenger fortsatt felles innsats fra kolleger i bransjen.