By hoppt
Baterías de estado sólido: a ruta das baterías de próxima xeración
O 14 de maio, segundo "The Korea Times" e outros informes dos medios, Samsung planea cooperar con Hyundai para desenvolver vehículos eléctricos e proporcionar baterías de enerxía e outras pezas de automóbiles conectadas para os vehículos eléctricos Hyundai. Os medios prevén que Samsung e Hyundai asinarán en breve un memorando de entendemento non vinculante sobre a subministración de baterías. Infórmase de que Samsung presentou a súa última batería de estado sólido a Hyundai.
Segundo Samsung, cando o seu prototipo de batería está completamente cargado, pode permitir que un coche eléctrico percorre máis de 800 quilómetros ao mesmo tempo, cunha duración do ciclo da batería de máis de 1,000 veces. O seu volume é un 50 % menor que unha batería de iones de litio da mesma capacidade. Por este motivo, as baterías de estado sólido considéranse como as baterías de potencia máis adecuadas para os vehículos eléctricos nos próximos dez anos.
A principios de marzo de 2020, o Instituto de Estudos Avanzados de Samsung (SAIT) e o Centro de Investigación Samsung de Xapón (SRJ) publicaron "Baterías de metal de litio de estado sólido de alta enerxía de ciclo longo habilitadas pola prata" na revista "Nature Energy". -Ánodos compostos de carbono" presentou o seu último desenvolvemento no campo das baterías de estado sólido.
Esta batería usa un electrólito sólido, que non é inflamable a altas temperaturas e que tamén pode inhibir o crecemento de dendritas de litio para evitar curtocircuítos de perforación. Ademais, utiliza unha capa composta de prata e carbono (Ag-C) como ánodo, que pode aumentar a densidade enerxética ata 900 Wh/L, ten un ciclo de vida longo de máis de 1000 ciclos e unha eficiencia coulombica moi alta (carga. e eficiencia de descarga) do 99.8 %. Pode conducir a batería despois dun só pago. O coche percorreu 800 quilómetros.
Non obstante, o SAIT e o SRJ que publicaron o artigo son institucións de investigación científica en lugar de Samsung SDI, que se centra na tecnoloxía. O artigo só aclara o principio, a estrutura e o rendemento da nova batería. Considerase preliminarmente que a batería aínda está en fase de laboratorio e será difícil de producir en masa nun curto período de tempo.
A diferenza entre as baterías de estado sólido e as tradicionais de iones de litio líquido é que se utilizan electrólitos sólidos en lugar de electrólitos e separadores. Non é necesario utilizar ánodos de grafito intercalados con litio. En cambio, úsase litio metálico como ánodo, o que reduce o número de materiais do ánodo. Alimenta as baterías con maior densidade de enerxía corporal (>350Wh/kg) e unha vida útil máis longa (>5000 ciclos), así como funcións especiais (como flexibilidade) e outros requisitos.
As baterías do novo sistema inclúen baterías de estado sólido, baterías de fluxo de litio e baterías metal-aire. As tres baterías de estado sólido teñen as súas vantaxes. Os electrólitos de polímeros son electrólitos orgánicos, e os óxidos e sulfuros son electrólitos cerámicos inorgánicos.
Mirando ás compañías globais de baterías de estado sólido, hai start-ups e tamén hai fabricantes internacionais. As empresas están soas no sistema de electrólitos con diferentes crenzas, e non hai unha tendencia de fluxo tecnolóxico ou integración. Na actualidade, algunhas vías técnicas están próximas ás condicións da industrialización, e está en marcha o camiño para a automatización das baterías de estado sólido.
As empresas europeas e americanas prefiren sistemas de polímeros e óxidos. A empresa francesa Bolloré tomou o liderado na comercialización de baterías de estado sólido baseadas en polímeros. En decembro de 2011, os seus vehículos eléctricos alimentados con baterías de polímero de estado sólido de 30 kWh + capacitores eléctricos de dobre capa entraron no mercado de vehículos compartidos, que foi a primeira vez no mundo. Baterías de estado sólido comercial para vehículos eléctricos.
Sakti3, un fabricante de baterías de estado sólido de óxido de película delgada, foi adquirida polo xigante británico de electrodomésticos Dyson en 2015. Está suxeita ao custo da preparación de película delgada e á dificultade da produción a gran escala, e non houbo ningunha masa. produto de produción durante moito tempo.
O plan de Maxwell para as baterías de estado sólido é entrar primeiro no mercado de baterías pequenas, producilos en masa en 2020 e utilizalos no campo do almacenamento de enerxía en 2022. Para unha rápida aplicación comercial, Maxwell pode considerar primeiro probar semi- baterías sólidas a curto prazo. Aínda así, as baterías semisólidas son máis caras e utilízanse principalmente en campos de demanda particular, o que dificulta as aplicacións a gran escala.
Os produtos de óxido de película non fina teñen un excelente rendemento xeral e actualmente son populares en desenvolvemento. Tanto Taiwan Huineng como Jiangsu Qingdao son xogadores coñecidos nesta pista.
As empresas xaponesas e coreanas están máis comprometidas coa solución dos problemas de industrialización do sistema de sulfuro. Empresas representativas como Toyota e Samsung aceleraron a súa implantación. As baterías de estado sólido de sulfuro (baterías de litio-xofre) teñen un potencial de desenvolvemento colosal debido á súa alta densidade enerxética e ao seu baixo custo. Entre eles, a tecnoloxía de Toyota é a máis avanzada. Lanzou baterías de demostración a nivel de amperios e rendemento electroquímico. Ao mesmo tempo, tamén usaron LGPS cunha condutividade a temperatura ambiente máis alta como electrólito para preparar unha batería máis grande.
Xapón lanzou un programa de investigación e desenvolvemento a nivel nacional. A alianza máis prometedora é Toyota e Panasonic (Toyota conta con case 300 enxeñeiros implicados no desenvolvemento de baterías de estado sólido). Dixo que comercializaría baterías de estado sólido dentro de cinco anos.
O plan de comercialización de baterías de estado sólido desenvolvido por Toyota e NEDO comeza co desenvolvemento de baterías de estado sólido (baterías de primeira xeración) utilizando materiais LIB optimistas e prexudiciais existentes. Despois diso, utilizará novos materiais positivos e negativos para aumentar a densidade de enerxía (baterías de próxima xeración). Espérase que Toyota produza prototipos de vehículos eléctricos de estado sólido en 2022, e utilizará baterías de estado sólido nalgúns modelos en 2025. En 2030, a densidade de enerxía pode alcanzar os 500 Wh/kg para conseguir aplicacións de produción en masa.
Desde o punto de vista das patentes, entre os 20 principais solicitantes de patentes de baterías de litio de estado sólido, as empresas xaponesas foron 11. Toyota foi a que máis solicitou, chegando a 1,709, 2.2 veces a segunda Panasonic. As 10 principais empresas son xaponesas e surcoreanas, incluíndo 8 en Xapón e 2 en Corea do Sur.
Desde a perspectiva do esquema global de patentes dos titulares de patentes, Xapón, Estados Unidos, China, Corea do Sur e Europa son os países ou rexións clave. Ademais das aplicacións locais, Toyota ten o número máis significativo de solicitudes nos Estados Unidos e China, representando o 14.7% e o 12.9% do total de solicitudes de patentes, respectivamente.
A industrialización das baterías de estado sólido no meu país tamén está en constante exploración. Segundo o plan de ruta técnica de China, en 2020, realizarase gradualmente electrólitos sólidos, síntese de material de cátodo de alta enerxía específica e tecnoloxía de construción de aliaxe de litio de estrutura tridimensional. Recoñecerá a fabricación de mostras de batería única de pequena capacidade de 300 Wh/kg. En 2025, a tecnoloxía de control de interface de batería de estado sólido realizará unha mostra de batería única de gran capacidade de 400 Wh/kg e tecnoloxía de grupo. Espérase que as baterías de estado sólido e as baterías de xofre de litio poidan producirse en masa e promocionarse en 2030.
As baterías de nova xeración do proxecto de recadación de fondos da IPO de CATL inclúen baterías de estado sólido. Segundo os informes do NE Times, CATL espera acadar a produción en masa de baterías de estado sólido para polo menos 2025.
En xeral, a tecnoloxía do sistema de polímeros é a máis madura e nace o primeiro produto de nivel EV. A súa natureza conceptual e prospectiva provocou a aceleración do investimento en investigación e desenvolvemento dos rezagados, pero o límite superior de rendemento restrinxe o crecemento, e a combinación con electrólitos sólidos inorgánicos será unha posible solución no futuro; oxidación; No sistema de materiais, o desenvolvemento de tipos de película delgada céntrase na expansión da capacidade e na produción a gran escala, e o rendemento xeral dos tipos non cinematográficos é mellor, que é o foco da investigación e desenvolvemento actual; O sistema de sulfuro é o sistema de batería de estado sólido máis prometedor no campo dos vehículos eléctricos, pero nunha situación polarizada con gran espazo para o crecemento e tecnoloxía inmadura, resolver problemas de seguridade e problemas de interface é o foco do futuro.
Os desafíos que afrontan as baterías de estado sólido inclúen principalmente:
As baterías de xofre de litio, o aire de litio e outros sistemas necesitan substituír todo o cadro da estrutura da batería e hai problemas cada vez máis importantes. Os electrodos positivos e negativos das baterías de estado sólido poden seguir usando o sistema actual e a dificultade de realización é relativamente pequena. Como tecnoloxía de batería de próxima xeración, as baterías de estado sólido teñen maior seguridade e densidade de enerxía e converteranse no único camiño na era posterior ao litio.
responder dentro de 6 horas, calquera pregunta é benvida!
