Kā notiek cietvielu bateriju pašreizējā attīstība?

Cietvielu baterijas attiecas uz baterijām, kas ražotas, izmantojot cietvielu elektrodus un cietvielu elektrolītus. Atšķirībā no esošajām šķidrās baterijām, tie ir viens no galvenajiem virzieniem jaunu enerģijas transportlīdzekļu akumulatoru izveidei nākotnē. Nesen, kad Volkswagen grupa paziņoja par otrā ceturkšņa finanšu pārskatu, Volkswagen grupas izpilddirektors Herberts Disiss sacīja, ka Volkswagen plāno patstāvīgi ražot cietvielu akumulatorus, un masveida ražošanu var sākt 2024. vai 2025. gadā. Saskaņā ar nacionālā" Energy- taupīšanas un jaunās enerģijas transportlīdzekļu tehnoloģijas ceļvedis" līdz 2025. gadam litija bateriju enerģijas blīvuma mērķis tīriem elektriskiem transportlīdzekļiem ir 400Wh / kg, un mērķis 2030. gadā ir 500Wh / kg. Ciktāl tas attiecas uz pašlaik plaši izmantoto trīskāršo akumulatoru, šajā posmā pastāvošā tehniskā vājā vieta apgrūtina iepriekš minēto mērķu sasniegšanu.

Ja enerģijas litija bateriju enerģijas blīvumam ir jāsasniedz enerģijas blīvuma mērķis, kas lielāks par 500Wh / kg, kā paredzēts, esošā šķidrā elektrolīta akumulatoru sistēma var būt bezspēcīga. Kā nākamās paaudzes akumulatoru tehnoloģiju ceļš uz 500Wh / kg, cietvielu akumulatoru sistēmas izpēte un izstrāde ir kļuvusi par stingru pieprasījumu. Jaunās enerģijas automobiļu rūpniecības vidēja termiņa un ilgtermiņa attīstībai nepieciešamas jaunas tehniskās rezerves, un ir paredzams, ka cietvielu litija jonu akumulatori kļūs par dominējošo tehnoloģiju ceļu nākamās paaudzes automobiļu litija akumulatoriem. Tas ir ne tikai svarīgs sekundāro bateriju attīstības virziens nākotnē, bet arī svarīgs uzdevums šobrīd.

Kādas ir cietvielu bateriju priekšrocības, salīdzinot ar trīskāršajām baterijām? Pirmkārt, attiecībā uz enerģijas blīvumu organisko elektrolītu elektroķīmiskais logs, ko pašlaik izmanto trīskāršajos un citos litija jonu akumulatoros, ir ierobežots, un ir grūti būt saderīgam ar metāla litija anodiem un jaunizveidotiem augsta potenciāla katoda materiāliem. Tomēr cietajiem elektrolītiem parasti ir lielāka elektriskā jauda nekā organiskajiem elektrolītiem. Ķīmiskais logs palīdz vēl vairāk palielināt akumulatora enerģijas blīvumu. Otrkārt, attiecībā uz tilpumu, tā kā elektrolītu aizstāj ar cietu elektrolītu, cietā akumulatora tilpums būs mazāks ar tādu pašu enerģijas blīvumu. Ar tādu pašu enerģijas daudzumu cietvielu baterijas kļūs mazākas. Ja enerģijas blīvums paliek nemainīgs, cietvielu akumulatora masa un tilpums ar tādu pašu uzlādi būs mazāki nekā šķidrā elektrolīta akumulatoram. Ne tikai to, ka cietvielu akumulatorā nav elektrolīta, to ir vieglāk noslēgt. Lietojot to liela mēroga iekārtās, piemēram, automašīnās, nav nepieciešams pievienot papildu dzesēšanas caurules, elektroniskās vadības ierīces utt., Kas ļauj ietaupīt izmaksas, vienlaikus samazinot paša svaru. Pēc cietā elektrolīta izmantošanas negatīvo grafīta elektrodu var aizstāt ar metāla litiju, kas ievērojami samazina visa akumulatora svaru.

Raugoties no cietvielu akumulatoru izkārtojuma viedokļa dažādās valstīs, Toyota ir progresīvāka tehnoloģiju jomā. Tas 2010. gadā laida klajā cietvielu cietvielu akumulatorus. 2014. gadā akumulatora' eksperimentālā prototipa enerģijas blīvums sasniedza 400Wh / kg. Sākot ar 2017. gada februāri, Toyota' ar cietvielu akumulatoriem saistītie patenti sasniedza 30, daudz augstāk nekā citi uzņēmumi. Pēc Toyota vadītāju teiktā, Toyota 2020. gadā realizēs cietvielu cietvielu sulfīdu akumulatoru industrializāciju. Turklāt Samsung ir sasniedzis arī noteiktus rezultātus, izmantojot cietos elektrolītus uz sulfīda bāzes, lai izmēģinātu 2000mAh, 175Wh / kg laminētu pilnīgi cietu sekundāro akumulatoru.

Iekšzemes uzņēmums CATL ir arī samērā nobriedis cietvielu cietvielu akumulatoros, un tas pašlaik paātrina sulfīdu cietvielu litija metāla bateriju izstrādi EV. Turklāt ir vērts atzīmēt, ka Ganfeng litijs nesen ir pabeidzis pirmās paaudzes cietvielu akumulatoru izpētes un izstrādes izmēģinājuma līnijas projektu un tā paraugi ir izturējuši Ķīnas Automobiļu izpētes institūta Automobiļu inspekcijas centra pārbaudi, un projektam nav veiksmīgas prakses precedents Ķīnā, kas ir starptautiska līdere. Paredzams, ka tehnoloģiskais sasniegums masveida ražošanu sasniegs 2019. gadā.

Cietvielu akumulatoriem, salīdzinot ar trīskāršajām baterijām, ir tik daudz priekšrocību, kāpēc viņi nav spējuši sasniegt masveida ražošanu? Cietvielu akumulatoru atslēga ir cietvielu elektrolītu materiāli. Vissvarīgākais iemesls cietvielu bateriju izstrādes grūtībām šajā posmā ir elektrolītu materiālu nespēja sasniegt izrāvienus. Nevienam no esošajiem neorganiskajiem cietajiem elektrolītu un polimēru elektrolītu materiāliem nav augsta jonu vadītspēja un mehāniskā izturība, bet tiem ir arī labas apstrādes īpašības.

Strāvas litija bateriju tehniskās problēmas vienmēr ir bijušas sašaurinājums, kas ierobežo jaunu enerģētikas transportlīdzekļu attīstību, un tehnoloģiskajā jomā ir arī šaurā vieta, no kuras cietvielu akumulatorus ir grūti pārvarēt. Mūsdienās' sīvā konkurence litija akumulatoru bateriju nozarē bieži vien tie uzņēmumi, kuri pārzina galvenās tehnoloģijas, ir tie, kas patiešām smejas. Cietvielu baterijas ir svarīgs tehnoloģiju attīstības virziens nākotnē, un tas jau ir nozares vienprātība. Vai Ķīnas uzņēmumi var uzvarēt nākamajā" smagā cīņā" joprojām ir nepieciešami nozares kolēģu kopīgie centieni.