By hoppt
Mga solid-state na baterya: ang susunod na henerasyong ruta ng baterya
Noong Mayo 14, ayon sa "The Korea Times" at iba pang mga ulat sa media, plano ng Samsung na makipagtulungan sa Hyundai upang bumuo ng mga de-kuryenteng sasakyan at magbigay ng mga bateryang de-kuryente at iba pang konektadong piyesa ng kotse para sa mga de-koryenteng sasakyan ng Hyundai. Hinuhulaan ng media na malapit nang lagdaan ng Samsung at Hyundai ang isang hindi nagbubuklod na memorandum of understanding sa supply ng baterya. Iniulat na ipinakilala ng Samsung ang pinakabagong solid-state na baterya nito sa Hyundai.
Ayon sa Samsung, kapag ang prototype na baterya nito ay ganap na na-charge, maaari nitong payagan ang isang de-kuryenteng sasakyan na magmaneho ng higit sa 800 kilometro sa isang pagkakataon, na may cycle ng buhay ng baterya na higit sa 1,000 beses. Ang volume nito ay 50% na mas maliit kaysa sa lithium-ion na baterya na may parehong kapasidad. Para sa kadahilanang ito, ang mga solid-state na baterya ay itinuturing na pinakaangkop na mga baterya ng kuryente para sa mga de-koryenteng sasakyan sa susunod na sampung taon.
Noong unang bahagi ng Marso 2020, inilathala ng Samsung Institute for Advanced Study (SAIT) at Samsung Research Center of Japan (SRJ) ang "High-energy long-cycling all-solid-state lithium metal batteries na pinagana ng silver" sa magazine na "Nature Energy". -Carbon composite anodes" ipinakilala ang kanilang pinakabagong pag-unlad sa larangan ng mga solid-state na baterya.
Gumagamit ang bateryang ito ng solid electrolyte, na hindi nasusunog sa mataas na temperatura at maaari ding pigilan ang paglaki ng mga lithium dendrite upang maiwasan ang mga mabutas na short circuit. Bilang karagdagan, gumagamit ito ng silver-carbon (Ag-C) composite layer bilang anode, na maaaring tumaas ang density ng enerhiya sa 900Wh/L, may mahabang cycle life na higit sa 1000 cycle, at napakataas na coulombic efficiency (charge at discharge efficiency) na 99.8%. Maaari nitong i-drive ang baterya pagkatapos ng isang pagbabayad. Naglakbay ang sasakyan ng 800 kilometro.
Gayunpaman, ang SAIT at SRJ na nag-publish ng papel ay mga institusyong siyentipikong pananaliksik sa halip na Samsung SDI, na nakatutok sa teknolohiya. Nililinaw lamang ng artikulo ang prinsipyo, istraktura, at pagganap ng bagong baterya. Ito ay paunang hinuhusgahan na ang baterya ay nasa laboratory stage pa rin at magiging mahirap na mass-produce sa maikling panahon.
Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga solid-state na baterya at tradisyonal na likidong lithium-ion na mga baterya ay ang mga solidong electrolyte ang ginagamit sa halip na mga electrolyte at separator. Hindi kinakailangang gumamit ng lithium-intercalated graphite anodes. Sa halip, ang metal lithium ay ginagamit bilang anode, na binabawasan ang bilang ng mga materyales ng anode. Mga power na baterya na may mas mataas na body energy density (>350Wh/kg) at mas mahabang buhay (>5000 cycle), pati na rin ang mga espesyal na function (gaya ng flexibility) at iba pang mga kinakailangan.
Kasama sa mga bagong baterya ng system ang mga solid-state na baterya, lithium flow na baterya, at metal-air na baterya. Ang tatlong solid-state na baterya ay may kanilang mga pakinabang. Ang mga polymer electrolyte ay mga organikong electrolyte, at ang mga oxide at sulfide ay mga inorganic na ceramic electrolyte.
Sa pagtingin sa mga pandaigdigang kumpanya ng solid-state na baterya, mayroong mga start-up, at mayroon ding mga internasyonal na tagagawa. Ang mga kumpanya ay nag-iisa sa sistema ng electrolyte na may iba't ibang paniniwala, at walang takbo ng daloy ng teknolohiya o pagsasama. Sa kasalukuyan, ang ilang mga teknikal na ruta ay malapit sa mga kondisyon ng industriyalisasyon, at ang daan patungo sa automation ng mga solid-state na baterya ay isinasagawa.
Mas gusto ng mga kumpanyang European at American ang mga polymer at oxide system. Nanguna ang kumpanyang Pranses na Bolloré sa pagkomersyal ng mga polymer-based na solid-state na baterya. Noong Disyembre 2011, ang mga de-koryenteng sasakyan nito na pinapagana ng 30kwh solid-state polymer batteries + electric double-layer capacitors ay pumasok sa shared car market, na siyang unang pagkakataon sa mundo. Mga komersyal na solid-state na baterya para sa mga EV.
Ang Sakti3, isang thin-film oxide solid-state na tagagawa ng baterya, ay nakuha ng British home appliance giant na Dyson noong 2015. Ito ay napapailalim sa gastos ng paghahanda ng thin-film at ang kahirapan ng malakihang produksyon, at walang mass. produksyon ng produkto sa mahabang panahon.
Ang plano ni Maxwell para sa mga solid-state na baterya ay pasukin muna ang maliit na merkado ng baterya, mass-produce ang mga ito sa 2020, at gamitin ang mga ito sa larangan ng pag-iimbak ng enerhiya sa 2022. Para sa kapakanan ng mabilis na komersyal na aplikasyon, maaaring isaalang-alang muna ni Maxwell na subukan ang semi- solid na baterya sa maikling panahon. Gayunpaman, ang mga semi-solid na baterya ay mas mahal at pangunahing ginagamit sa mga partikular na larangan ng demand, na nagpapahirap sa malalaking aplikasyon.
Ang mga produktong non-thin-film oxide ay may mahusay na pangkalahatang pagganap at kasalukuyang popular sa pag-unlad. Parehong kilalang manlalaro ang Taiwan Huineng at Jiangsu Qingdao sa track na ito.
Ang mga kumpanyang Japanese at Korean ay mas nakatuon sa paglutas ng mga problema sa industriyalisasyon ng sulfide system. Ang mga kinatawan ng kumpanya tulad ng Toyota at Samsung ay pinabilis ang kanilang pag-deploy. Ang mga sulfide solid-state na baterya (lithium-sulfur na mga baterya) ay may malaking potensyal na pag-unlad dahil sa kanilang mataas na density ng enerhiya at mababang gastos. Sa kanila, ang teknolohiya ng Toyota ay ang pinaka-advanced. Naglabas ito ng mga baterya ng Demo na antas ng ampere at pagganap ng electrochemical. Kasabay nito, ginamit din nila ang LGPS na may mas mataas na room temperature conductivity bilang electrolyte para maghanda ng mas malaking battery pack.
Ang Japan ay naglunsad ng isang pambansang programa sa pananaliksik at pagpapaunlad. Ang pinakapangako na alyansa ay ang Toyota at Panasonic (Ang Toyota ay may halos 300 inhinyero na kasangkot sa pagbuo ng mga solid-state na baterya). Sinabi nito na ikokomersyal nito ang mga solid-state na baterya sa loob ng limang taon.
Ang plano sa komersyalisasyon ng mga all-solid-state na baterya na binuo ng Toyota at NEDO ay nagsisimula sa pagbuo ng mga all-solid-state na baterya (mga unang henerasyong baterya) gamit ang mga kasalukuyang LIB na masigla at mapaminsalang materyales. Pagkatapos nito, gagamit ito ng mga bagong positibo at negatibong materyales upang mapataas ang density ng enerhiya (mga susunod na henerasyong baterya). Inaasahang gagawa ang Toyota ng mga prototype ng solid-state na mga de-koryenteng sasakyan sa 2022, at gagamit ito ng mga solid-state na baterya sa ilang modelo sa 2025. Sa 2030, ang density ng enerhiya ay maaaring umabot sa 500Wh/kg para makamit ang mga aplikasyon ng mass production.
Mula sa pananaw ng mga patent, kabilang sa nangungunang 20 aplikante ng patent para sa solid-state na lithium batteries, ang mga kumpanyang Hapon ay umabot ng 11. Pinakamaraming nag-apply ang Toyota, na umaabot sa 1,709, 2.2 beses kaysa sa pangalawang Panasonic. Ang nangungunang 10 kumpanya ay Japanese at South Korean, kabilang ang 8 sa Japan at 2 sa South Korea.
Mula sa pananaw ng pandaigdigang layout ng patent ng mga patente, ang Japan, United States, China, South Korea, at Europe ang mga pangunahing bansa o rehiyon. Bilang karagdagan sa mga lokal na aplikasyon, ang Toyota ang may pinakamaraming bilang ng mga aplikasyon sa Estados Unidos at China, na nagkakahalaga ng 14.7% at 12.9% ng kabuuang mga aplikasyon ng patent, ayon sa pagkakabanggit.
Ang industriyalisasyon ng mga solid-state na baterya sa aking bansa ay nasa ilalim din ng patuloy na paggalugad. Ayon sa plano ng teknikal na ruta ng Tsina, sa 2020, unti-unti nitong maisasakatuparan ang solid electrolyte, high specific energy cathode material synthesis, at three-dimensional framework structure na teknolohiya ng pagbuo ng lithium alloy. Makikilala nito ang 300Wh/kg small-capacity single battery sample manufacturing. Sa 2025, ang solid-state na battery interface control technology ay magkakaroon ng 400Wh/kg large-capacity single battery sample at group technology. Inaasahan na ang mga solid-state na baterya at mga lithium-sulfur na baterya ay maaaring gawing mass-produce at ma-promote sa 2030.
Kasama sa mga susunod na henerasyong baterya sa IPO fundraising project ng CATL ang mga solid-state na baterya. Ayon sa mga ulat ng NE Times, inaasahan ng CATL na makakamit ang mass production ng mga solid-state na baterya sa hindi bababa sa 2025.
Sa kabuuan, ang teknolohiya ng polymer system ay ang pinaka-mature, at ang unang EV-level na produkto ay ipinanganak. Ang likas na konsepto at pag-asa nito ay nag-trigger ng pagbilis ng pamumuhunan sa pananaliksik at pag-unlad ng mga nahuling dumating, ngunit ang pinakamataas na limitasyon ng pagganap ay naghihigpit sa paglaki, at ang pagsasama-sama ng mga inorganic na solid electrolyte ay isang posibleng solusyon sa hinaharap; oksihenasyon; Sa materyal na sistema, ang pagbuo ng mga uri ng manipis na pelikula ay nakatuon sa pagpapalawak ng kapasidad at malakihang produksyon, at ang pangkalahatang pagganap ng mga uri ng hindi pelikula ay mas mahusay, na siyang pokus ng kasalukuyang pananaliksik at pag-unlad; Ang sulfide system ay ang pinaka-promising na solid-state na sistema ng baterya sa larangan ng mga de-kuryenteng sasakyan, Ngunit sa isang polarized na sitwasyon na may napakalaking puwang para sa paglago at hindi pa ganap na teknolohiya, ang paglutas ng mga isyu sa seguridad at mga isyu sa interface ay ang pokus ng hinaharap.
Ang mga hamon na kinakaharap ng mga solid-state na baterya ay pangunahing kasama ang:
Ang mga lithium-sulfur na baterya, lithium-air, at iba pang mga system ay kailangang palitan ang buong frame ng istraktura ng baterya, at mayroong higit at mas makabuluhang mga problema. Ang mga positibo at negatibong electrodes ng mga solid-state na baterya ay maaaring patuloy na gamitin ang kasalukuyang sistema, at ang kahirapan sa pagsasakatuparan ay medyo maliit. Bilang susunod na henerasyong teknolohiya ng baterya, ang mga solid-state na baterya ay may mas mataas na kaligtasan at densidad ng enerhiya at magiging tanging paraan sa post-lithium era.
tumugon sa loob ng 6 na oras, anumang mga katanungan ay malugod!
