Solid-state batterijen: de folgjende generaasje batterijrûte

Solid-state batterijen: de folgjende generaasje batterijrûte

Op 14 maaie, neffens "The Korea Times" en oare mediaberjochten, is Samsung fan plan om gear te wurkjen mei Hyundai om elektryske auto's te ûntwikkeljen en batterijen en oare ferbûne auto-ûnderdielen te leverjen foar Hyundai elektryske auto's. De media foarsizze dat Samsung en Hyundai ynkoarten in net-binend memorandum fan begryp sille tekenje oer batterijfoarsjenning. It wurdt rapporteare dat Samsung syn lêste solid-state-batterij yntrodusearre oan Hyundai.

Neffens Samsung, as syn prototype-batterij folslein opladen is, kin it in elektryske auto tagelyk mear dan 800 kilometer ride, mei in batterijlibben fan mear as 1,000 kear. It folume is 50% lytser as in lithium-ion-batterij mei deselde kapasiteit. Om dizze reden wurde solid-state batterijen beskôge as de meast geskikte batterijen foar elektryske auto's yn 'e kommende tsien jier.

Begjin maart 2020 publisearre Samsung Institute for Advanced Study (SAIT) en Samsung Research Centre of Japan (SRJ) "High-energy long-cycling all-solid-state lithium metal batterys enabled by silver" yn it tydskrift "Nature Energy". -Carbon composite anodes" yntrodusearre har lêste ûntwikkeling op it mêd fan solid-state batterijen.

Dizze batterij brûkt in fêste elektrolyt, dy't net flammabel is by hege temperatueren en kin ek de groei fan lithiumdendriten remme om koartslutingen te foarkommen. Derneist brûkt it in sulver-koalstof (Ag-C) gearstalde laach as de anode, dy't de enerzjytichtens kin ferheegje nei 900Wh / L, hat in lange sykluslibben fan mear as 1000 syklusen, en in heul hege coulombyske effisjinsje (lading) en ûntslach effisjinsje) fan 99.8%. It kin ride de batterij nei in inkele betelling. De auto ried 800 kilometer.

De SAIT en SRJ dy't it papier publisearren binne lykwols wittenskiplike ûndersyksynstellingen ynstee fan Samsung SDI, dy't him rjochtet op technology. It artikel ferdúdliket allinich it prinsipe, struktuer en prestaasjes fan 'e nije batterij. It wurdt foarriedich beoardiele dat de batterij noch yn it laboratoarium is en yn in koarte perioade lestich sil wêze om massaal te produsearjen.

It ferskil tusken solid-state batterijen en tradisjonele floeibere lithium-ion batterijen is dat bêst elektrolyten wurde brûkt ynstee fan electrolytes en separators. It is net nedich om lithium-ynterkalearre grafytanodes te brûken. Ynstee dêrfan wurdt metaallithium brûkt as anode, wat it oantal anodematerialen ferminderet. Power batterijen mei hegere lichem enerzjy tichtens (> 350Wh / kg) en langer libben (> 5000 cycles), likegoed as spesjale funksjes (lykas fleksibiliteit) en oare easken.

De nije systeembatterijen omfetsje solid-state batterijen, lithium flow batterijen, en metalen lucht batterijen. De trije solid-state-batterijen hawwe har foardielen. Polymerelektrolyten binne organyske elektrolyten, en oksides en sulfiden binne anorganyske keramyske elektrolyten.

As wy sjogge nei de wrâldwide solid-state batterijbedriuwen, binne d'r start-ups, en d'r binne ek ynternasjonale fabrikanten. De bedriuwen binne allinich yn it elektrolytsysteem mei ferskate oertsjûgingen, en d'r is gjin trend fan technologystream of yntegraasje. Op it stuit binne guon technyske rûtes ticht by de betingsten fan yndustrialisaasje, en de wei nei de automatisearring fan solid-state batterijen is oan 'e gong.

Jeropeeske en Amerikaanske bedriuwen leaver polymear- en oksidesystemen. It Frânske bedriuw Bolloré naam de lieding yn it kommersjalisearjen fan polymer-basearre solid-state batterijen. Yn desimber 2011 kamen har elektryske auto's oandreaun troch 30kwh solid-state polymeerbatterijen + elektryske dûbele-laach kondensatoren de dielde automerk yn, wat de earste kear yn 'e wrâld wie. Kommersjele solid-state batterijen foar EV's.

Sakti3, in fabrikant fan tinne-film okside solid-state batterij, waard oankocht troch de Britske húshâldlike reus Dyson yn 2015. It is ûnderwurpen oan de kosten fan tinne-film tarieding en de muoite fan grutskalige produksje, en der is gjin massa produksje produkt foar in lange tiid.

Maxwell's plan foar solid-state batterijen is om earst de lytse batterijmerk yn te gean, se yn 2020 yn massa te produsearjen, en se te brûken op it mêd fan enerzjyopslach yn 2022. Om 'e rappe kommersjele tapassing kin Maxwell earst beskôgje om semi- solide batterijen op koarte termyn. Dochs binne semy-solide batterijen djoerder en wurde primêr brûkt yn bepaalde fraachfjilden, wat grutskalige tapassingen lestich makket.

Non-tinne-film oksideprodukten hawwe poerbêste algemiene prestaasjes en binne op it stuit populêr yn ûntwikkeling. Sawol Taiwan Huineng as Jiangsu Qingdao binne bekende spilers op dit spoar.

Japanske en Koreaanske bedriuwen binne mear ynsette foar it oplossen fan de yndustrialisaasjeproblemen fan it sulfidesysteem. Representative bedriuwen lykas Toyota en Samsung hawwe har ynset fersneld. Sulfide solid-state batterijen (lithium-sulfur batterijen) hawwe kolossale ûntwikkeling potinsjeel fanwege harren hege enerzjy tichtens en lege kosten. Under harren, Toyota syn technology is de meast avansearre. It útbrocht ampère-nivo Demo batterijen en elektrogemyske prestaasjes. Tagelyk brûkten se ek LGPS mei hegere konduktiviteit fan keamertemperatuer as de elektrolyt om in grutter batterijpakket te meitsjen.

Japan hat in lanlik ûndersyks- en ûntwikkelingsprogramma lansearre. De meast kânsrike alliânsje is Toyota en Panasonic (Toyota hat hast 300 yngenieurs belutsen by it ûntwikkeljen fan solid-state batterijen). It sei dat it binnen fiif jier solid-state-batterijen kommersjalisearje soe.

It kommersjalisaasjeplan fan batterijen dy't folslein yn fêste steat binne ûntwikkele troch Toyota en NEDO begjint mei it ûntwikkeljen fan batterijen foar heule steat (earste-generaasje batterijen) mei besteande LIB upbeat en skealike materialen. Dêrnei, It sil brûke nije positive en negative materialen te fergrutsjen de enerzjy tichtens (folgjende-generaasje batterijen). Toyota wurdt ferwachte te produsearje prototypes fan bêst-state elektryske vehicles yn 2022, en It sil brûke solid-state batterijen yn guon modellen yn 2025. Yn 2030, de enerzjy tichtens kin berikke 500Wh / kg te berikken massa produksje applikaasjes.

Ut it perspektyf fan oktroaien, ûnder de top 20 oktroai oanfregers foar solid-state lithium batterijen, Japanske bedriuwen goed foar 11. Toyota tapast foar de measte, berikke 1,709, 2.2 kear dat fan de twadde Panasonic. De top 10 bedriuwen binne allegear Japansk en Súd-Koreaansk, wêrûnder 8 yn Japan en 2 yn Súd-Korea.

Fanút it perspektyf fan 'e wrâldwide oktroaiyndieling fan patintnimmers binne Japan, de Feriene Steaten, Sina, Súd-Korea en Jeropa de kaailannen of regio's. Neist lokale oanfragen hat Toyota it meast wichtige oantal oanfragen yn 'e Feriene Steaten en Sina, respektivelik 14.7% en 12.9% fan 'e totale oktroaioanfragen.

De yndustrialisaasje fan solid-state batterijen yn myn lân is ek ûnder konstante ferkenning. Neffens Sina syn technyske rûte plan, yn 2020, It sil stadichoan realisearje fêste electrolyte, hege spesifike enerzjy kathode materiaal synteze, en trijediminsjonale ramt struktuer lithium alloy bou technology. It sil werkenne 300Wh / kg lytse-kapasiteit inkele batterij sample manufacturing. Yn 2025, solid-state batterij ynterface kontrôle technology sil realisearje 400Wh / kg grutte-kapasiteit single batterij sample en groep technology. It wurdt ferwachte dat solid-state batterijen en lithium-sulfur batterijen kinne wurde massa produsearre en befoardere yn 2030.

De folgjende generaasje batterijen yn it IPO fundraising projekt fan CATL omfetsje solid-state batterijen. Neffens NE Times-rapporten ferwachtet CATL om teminsten 2025 massaproduksje fan solid-state-batterijen te berikken.

Yn 't gehiel is de polymearsysteemtechnology de meast folwoeksen, en it earste produkt op EV-nivo is berne. De konseptuele en foarútstribjende natuer hat de fersnelling fan ynvestearingen yn ûndersyk en ûntwikkeling troch letcomers útrûn, mar de boppegrins fan prestaasjes beheint groei, en gearstalling mei anorganyske fêste elektrolyten sil in mooglike oplossing wêze yn 'e takomst; oksidaasje; Yn it materiaal systeem, de ûntwikkeling fan tinne-film typen is rjochte op kapasiteit útwreiding en grutskalige produksje, en de totale prestaasjes fan non-film typen is better, dat is it fokus fan aktuele ûndersyk en ûntwikkeling; sulfide systeem is de meast kânsrike bêst steat batterij systeem op it mêd fan elektryske auto's, Mar yn in polarized situaasje mei massale romte foar groei en ûnfoldwaande technology, is it oplossen fan feiligens problemen en ynterface problemen de fokus fan 'e takomst.

De útdagings foar solid-state-batterijen omfetsje benammen:

• Ferminderjen fan kosten.
• Ferbetterjen fan de feiligens fan fêste elektrolyten.
• Behâld fan kontakt tusken elektroden en elektrolyten by opladen en ûntladen.

Lithium-sulfur batterijen, lithium-lucht, en oare systemen moatte ferfange de hiele batterij struktuer frame, en der binne mear en mear wichtige problemen. De positive en negative elektroden fan solid-state batterijen kinne trochgean mei it brûken fan it hjoeddeistige systeem, en de swierrichheid fan realisaasje is relatyf lyts. As de folgjende generaasje batterijtechnology hawwe solid-state batterijen hegere feiligens en enerzjytichtens en sille de ienige manier wurde yn it post-lithium-tiidrek.