Vastetoestandbatterye: die volgende generasie batteryroete

Vastetoestandbatterye: die volgende generasie batteryroete

Op 14 Mei, volgens "The Korea Times" en ander mediaberigte, beplan Samsung om met Hyundai saam te werk om elektriese voertuie te ontwikkel en kragbatterye en ander gekoppelde motoronderdele vir Hyundai elektriese voertuie te verskaf. Die media voorspel dat Samsung en Hyundai binnekort ’n nie-bindende memorandum van verstandhouding oor batteryvoorsiening gaan onderteken. Daar word berig dat Samsung sy nuutste soliede battery aan Hyundai bekend gestel het.

Volgens Samsung, wanneer sy prototipe-battery vol gelaai is, kan dit 'n elektriese motor toelaat om meer as 800 kilometer op 'n slag te ry, met 'n battery-sikluslewe van meer as 1,000 50 keer. Sy volume is XNUMX% kleiner as 'n litiumioonbattery met dieselfde kapasiteit. Om hierdie rede word vastestofbatterye as die mees geskikte kragbatterye vir elektriese voertuie in die volgende tien jaar beskou.

Vroeg in Maart 2020 het Samsung Instituut vir Gevorderde Studie (SAIT) en Samsung Navorsingsentrum van Japan (SRJ) "Hoë-energie-langfietsryende litiummetaalbatterye in vaste toestand geaktiveer deur silwer" in die tydskrif "Nature Energy" gepubliseer. -Carbon composite anodes" het hul nuutste ontwikkeling op die gebied van vastestofbatterye bekendgestel.

Hierdie battery gebruik 'n soliede elektroliet, wat nie vlambaar is teen hoë temperature nie en ook die groei van litiumdendriete kan inhibeer om steekkortsluitings te vermy. Daarbenewens gebruik dit 'n silwer-koolstof (Ag-C) saamgestelde laag as die anode, wat die energiedigtheid tot 900Wh/L kan verhoog, het 'n lang sikluslewe van meer as 1000 siklusse, en 'n baie hoë coulombiese doeltreffendheid (lading) en afvoerdoeltreffendheid) van 99.8%. Dit kan die battery aandryf na 'n enkele betaling. Die motor het 800 kilometer afgelê.

Die SAIT en SRJ wat die referaat gepubliseer het, is egter wetenskaplike navorsingsinstellings eerder as Samsung SDI, wat op tegnologie fokus. Die artikel verduidelik net die nuwe battery se beginsel, struktuur en werkverrigting. Daar word voorlopig beoordeel dat die battery nog in die laboratoriumstadium is en moeilik sal wees om in 'n kort tydperk in massa te vervaardig.

Die verskil tussen vastestofbatterye en tradisionele vloeibare litiumioonbatterye is dat vaste elektroliete in plaas van elektroliete en skeiers gebruik word. Dit is nie nodig om litium-geïnterkaleerde grafietanodes te gebruik nie. In plaas daarvan word metaallitium as die anode gebruik, wat die aantal anodemateriale verminder. Kragbatterye met hoër liggaamsenergiedigtheid (>350Wh/kg) en langer lewensduur (>5000 siklusse), sowel as spesiale funksies (soos buigsaamheid) en ander vereistes.

Die nuwe stelselbatterye sluit in vastestofbatterye, litiumvloeibatterye en metaal-lugbatterye. Die drie vastestofbatterye het hul voordele. Polimere elektroliete is organiese elektroliete, en oksiede en sulfiede is anorganiese keramiese elektroliete.

As ons na die wêreldwye vastestaatbatterymaatskappye kyk, is daar nuwe ondernemings, en daar is ook internasionale vervaardigers. Die maatskappye is alleen in die elektrolietstelsel met verskillende oortuigings, en daar is geen neiging van tegnologievloei of integrasie nie. Tans is sommige tegniese roetes naby die toestande van industrialisasie, en die pad na die outomatisering van vastestofbatterye is aan die gang.

Europese en Amerikaanse maatskappye verkies polimeer- en oksiedstelsels. Die Franse maatskappy Bolloré het die voortou geneem met die kommersialisering van polimeer-gebaseerde vastestofbatterye. In Desember 2011 het sy elektriese voertuie aangedryf deur 30kwh vastestof polimeer batterye + elektriese dubbellaag kapasitors die gedeelde motormark betree, wat die eerste keer in die wêreld was. Kommersiële vastestofbatterye vir EV's.

Sakti3, 'n vervaardiger van dunfilmoksied vastestofbatterye, is in 2015 deur die Britse huistoestelreus Dyson verkry. Dit is onderhewig aan die koste van dunfilmvoorbereiding en die moeilikheid van grootskaalse produksie, en daar was geen massa produksieproduk vir 'n lang tyd.

Maxwell se plan vir soliede batterye is om eers die kleinbatterymark te betree, dit in 2020 te massavervaardig en in 2022 op die gebied van energieberging te gebruik. Ter wille van vinnige kommersiële toepassing kan Maxwell dit eers oorweeg om semi- soliede batterye op kort termyn. Tog is semi-soliede batterye duurder en word dit hoofsaaklik in spesifieke vraagvelde gebruik, wat grootskaalse toepassings moeilik maak.

Nie-dunfilmoksiedprodukte het uitstekende algehele werkverrigting en is tans gewild in ontwikkeling. Beide Taiwan Huineng en Jiangsu Qingdao is bekende spelers op hierdie baan.

Japannese en Koreaanse maatskappye is meer toegewyd om die industrialisasieprobleme van die sulfiedstelsel op te los. Verteenwoordigende maatskappye soos Toyota en Samsung het hul ontplooiing versnel. Sulfied vastestofbatterye (litium-swaelbatterye) het kolossale ontwikkelingspotensiaal as gevolg van hul hoë energiedigtheid en lae koste. Onder hulle is Toyota se tegnologie die mees gevorderde. Dit het ampere-vlak Demo-batterye en elektrochemiese werkverrigting vrygestel. Terselfdertyd het hulle ook LGPS met hoër kamertemperatuurgeleiding as die elektroliet gebruik om 'n groter batterypak voor te berei.

Japan het 'n landwye navorsing- en ontwikkelingsprogram van stapel gestuur. Die mees belowende alliansie is Toyota en Panasonic (Toyota het byna 300 ingenieurs wat betrokke is by die ontwikkeling van vastestofbatterye). Dit het gesê dat dit binne vyf jaar vastestaatbatterye sal kommersialiseer.

Die kommersialiseringsplan van alle-soliede-toestand-batterye wat deur Toyota en NEDO ontwikkel is, begin met die ontwikkeling van alle-soliede-toestand-batterye (eerstegenerasie-batterye) deur bestaande LIB opgewekte en skadelike materiale te gebruik. Daarna sal dit nuwe positiewe en negatiewe materiale gebruik om die energiedigtheid (volgende generasie batterye) te verhoog. Toyota sal na verwagting in 2022 prototipes van soliede-toestand elektriese voertuie vervaardig, en dit sal in 2025 vastestaatbatterye in sommige modelle gebruik. In 2030 kan die energiedigtheid 500Wh/kg bereik om massaproduksietoepassings te bereik.

Vanuit die oogpunt van patente, onder die top 20 patentaansoekers vir vastestoflitiumbatterye, was Japannese maatskappye verantwoordelik vir 11. Toyota het vir die meeste aansoek gedoen en 1,709 2.2 bereik, 10 keer dié van die tweede Panasonic. Die top 8 maatskappye is almal Japannees en Suid-Koreaans, insluitend 2 in Japan en XNUMX in Suid-Korea.

Vanuit die oogpunt van patenthouers se globale patentuitleg is Japan, die Verenigde State, China, Suid-Korea en Europa die sleutellande of -streke. Benewens plaaslike aansoeke het Toyota die grootste aantal aansoeke in die Verenigde State en China, wat onderskeidelik 14.7% en 12.9% van die totale patentaansoeke uitmaak.

Die industrialisering van vastestofbatterye in my land word ook voortdurend ondersoek. Volgens China se tegniese roeteplan, in 2020, sal dit geleidelik soliede elektroliet, hoë spesifieke energie katode materiaal sintese, en drie-dimensionele raamstruktuur struktuur litium legering konstruksie tegnologie realiseer. Dit sal 300Wh/kg kleinkapasiteit enkele battery monster vervaardiging herken. In 2025 sal soliede battery-koppelvlakbeheertegnologie 400Wh/kg grootkapasiteit enkelbatterymonster en groeptegnologie realiseer. Daar word verwag dat vastestofbatterye en litium-swaelbatterye in 2030 massavervaardig en bevorder kan word.

Die volgende generasie batterye in die IPO-fondsinsamelingsprojek van CATL sluit vastestofbatterye in. Volgens NE Times-berigte verwag CATL om teen minstens 2025 massaproduksie van vastestofbatterye te bereik.

Oor die algemeen is die polimeerstelseltegnologie die mees volwasse, en die eerste EV-vlak produk is gebore. Die konseptuele en vooruitskouende aard daarvan het die versnelling van belegging in navorsing en ontwikkeling deur laatkommers veroorsaak, maar die boonste limiet van prestasie beperk groei, en samestelling met anorganiese vaste elektroliete sal 'n moontlike oplossing in die toekoms wees; oksidasie; In die materiaalstelsel is die ontwikkeling van dunfilmtipes gefokus op kapasiteitsuitbreiding en grootskaalse produksie, en die algehele prestasie van nie-filmtipes is beter, wat die fokus van huidige navorsing en ontwikkeling is; sulfiedstelsel is die mees belowende vastestaatbatterystelsel op die gebied van elektriese voertuie, Maar in 'n gepolariseerde situasie met groot ruimte vir groei en onvolwasse tegnologie, is die oplossing van sekuriteitskwessies en koppelvlakkwessies die fokus van die toekoms.

Die uitdagings waarmee vastestofbatterye te kampe het, sluit hoofsaaklik in:

• Vermindering van koste.
• Verbetering van die veiligheid van vaste elektroliete.
• Behou kontak tussen elektrodes en elektroliete tydens laai en ontlading.

Litium-swael batterye, litium-lug en ander stelsels moet die hele battery struktuur raam vervang, en daar is meer en meer beduidende probleme. Die positiewe en negatiewe elektrodes van soliede-toestand batterye kan voortgaan om die huidige stelsel te gebruik, en die moeilikheid van verwesenliking is relatief klein. As die volgende generasie batterytegnologie, het vastetoestandbatterye hoër veiligheid en energiedigtheid en sal dit die enigste manier word in die post-litium-era.