Kaip šiuo metu vystosi kietojo kūno baterijos?

Kietojo kūno baterijos reiškia baterijas, pagamintas naudojant kietojo kūno elektrodus ir kietojo kūno elektrolitus. Skirtingai nei esamos skystos formos baterijos, jos yra viena iš pagrindinių naujų transporto priemonių akumuliatorių kūrimo krypčių ateityje. Neseniai, kai „Volkswagen“ grupė paskelbė savo antrojo ketvirčio finansinę ataskaitą, „Volkswagen“ grupės generalinis direktorius Herbertas Dissas teigė, kad „Volkswagen“ planuoja savarankiškai gaminti kietojo kūno baterijas, o masinė gamyba gali prasidėti 2024 ar 2025 metais. Pasak nacionalinės" Energy- Taupus ir naujos energijos transporto priemonių technologijos planas" ;, iki 2025 m. ličio baterijų energijos tankio tikslas grynoms elektrinėms transporto priemonėms yra 400Wh / kg, o 2030 m. - 500Wh / kg. Kalbant apie šiuo metu plačiai naudojamą trikampę bateriją, šiame etape esanti techninė kliūtis apsunkina aukščiau nurodytų tikslų įgyvendinimą.

Jei ličio baterijų energijos tankis turi pasiekti didesnio nei 500Wh / kg energijos tankio tikslą, kaip numatyta, esama skystų elektrolitų akumuliatorių sistema gali būti bejėgė. Kaip naujos kartos akumuliatorių technologijos kelias 500Wh / kg, kietojo kūno akumuliatorių sistemos tyrimai ir plėtra tapo griežta. Vidutinės trukmės ir ilgalaikiam naujos energetikos automobilių pramonės vystymuisi reikalingi nauji techniniai rezervai, ir tikimasi, kad kietojo kūno ličio jonų baterijos taps dominuojančiu naujos kartos automobilių ličio baterijų technologijos keliu. Tai ne tik svarbi antrinių baterijų kūrimo kryptis ateityje, bet ir svarbi užduotis šiuo metu.

Kokie yra kietojo kūno akumuliatorių pranašumai, palyginti su trijų komponentų baterijomis? Visų pirma, kalbant apie energijos tankį, elektrocheminis organinių elektrolitų langas, šiuo metu naudojamas trišakiuose ir kituose ličio jonų akumuliatoriuose, yra ribotas, todėl sunku suderinti su metaliniais ličio anodais ir naujai sukurtomis didelio potencialo katodo medžiagomis. Tačiau kietieji elektrolitai paprastai turi didesnę elektrinę galią nei organiniai elektrolitai. Cheminis langas padeda dar labiau padidinti akumuliatoriaus energijos tankį. Antra, kalbant apie tūrį, kadangi elektrolitas pakeičiamas kietuoju elektrolitu, kieto akumuliatoriaus tūris bus mažesnis esant tokiam pat energijos tankiui. Turint tą patį energijos kiekį, kietojo kūno baterijos taps mažesnės. Atsižvelgiant į tai, kad energijos tankis išlieka tas pats, kietojo kūno akumuliatoriaus masė ir tūris tuo pačiu įkrovimu bus mažesni nei skystojo elektrolito akumuliatoriaus. Maža to, kadangi kietojo kūno akumuliatoriuje nėra elektrolito, jį lengviau užsandarinti. Naudojant jį didelio masto įrangoje, pavyzdžiui, automobiliuose, nereikia pridėti papildomų aušinimo vamzdelių, elektroninių valdiklių ir pan., O tai taupo išlaidas, tuo pačiu sumažinant jo paties svorį. Panaudojus kietą elektrolitą, neigiamą grafito elektrodą galima pakeisti metaliniu ličiu, o tai žymiai sumažina visos baterijos svorį.

Žiūrint iš kietojo kūno akumuliatorių išdėstymo įvairiose šalyse, „Toyota“ yra pažangesnė technologijų srityje. Kietojo kūno sulfidines baterijas ji išleido 2010 m. 2014 m. Akumuliatoriaus' eksperimentinio prototipo energijos tankis pasiekė 400Wh / kg. Nuo 2017 m. Vasario mėn. „Toyota'“ kietojo kūno akumuliatorių patentai pasiekė 30, daug daugiau nei kitos bendrovės. Pasak „Toyota“ vadovų, „Toyota“ supras kietųjų kūno sulfidinių akumuliatorių industrializaciją 2020 m. baterija.

Vidaus kompanija CATL taip pat yra gana subrendusi kietojo kūno sulfidinėse baterijose ir šiuo metu spartina sulfidinių kietojo kūno ličio metalinių baterijų, skirtų EV, kūrimą. Be to, verta paminėti, kad „Ganfeng Lithium“ neseniai užbaigė pirmosios kartos kietojo kūno akumuliatorių tyrimų ir plėtros bandomojo linijos projektą, o jo pavyzdžiai išlaikė Kinijos automobilių tyrimų instituto automobilių tikrinimo centro patikrą, o projektas neturi sėkmingos praktikos precedentas Kinijoje, kuri yra tarptautinė lyderė. Tikimasi, kad technologinis proveržis masinę gamybą pasieks 2019 m.

Lyginant su trijų komponentų baterijomis, kietojo kūno baterijos turi tiek daug privalumų, kodėl jos nesugebėjo pasiekti masinės gamybos? Kietojo kūno baterijų raktas yra kietojo kūno elektrolito medžiagos. Svarbiausia priežastis, dėl kurios sunku vystyti kietojo kūno baterijas šiame etape, yra elektrolitų medžiagų nesugebėjimas pasiekti proveržių. Nė viena iš esamų neorganinių kietųjų elektrolitų ir polimerų elektrolitų medžiagų neturi didelio jonų laidumo ir mechaninio stiprumo, tačiau taip pat pasižymi geromis apdorojimo savybėmis.

Techninės ličio baterijų problemos visada buvo kliūtis, ribojanti naujų energetinių transporto priemonių plėtrą, o kliūtis, kurią kietojo kūno baterijoms sunku įveikti, taip pat yra technologijos. Šiandien&# 39 aštri konkurencija ličio baterijų pramonėje dažnai iš paskutiniųjų juokiasi būtent tos įmonės, kurios išmano pagrindines technologijas. Kietojo kūno akumuliatoriai yra svarbi technologijų plėtros kryptis ateityje, ir tai jau yra pramonės sutarimas. Ar Kinijos kompanijos gali laimėti kitą&pasiūlymą; vis dar reikia bendrų pramonės kolegų pastangų.