Milyen a szilárdtest-elemek jelenlegi fejlődése?

A szilárdtest-elemek a szilárdtest-elektródok és a szilárdtest-elektrolitok felhasználásával előállított elemek. A meglévő folyékony akkumulátoroktól eltérően ezek jelentik az egyik fő irányt az új energiájú jármű-akkumulátorok fejlesztésére a jövőben. Nemrégiben, amikor a Volkswagen-csoport bejelentette második negyedéves pénzügyi jelentését, Herbert Diss, a Volkswagen-csoport vezérigazgatója elmondta, hogy a Volkswagen önálló szilárdtest-akkumulátorok gyártását tervezi, és a tömeggyártás 2024-ben vagy 2025-ben megkezdődhet. 2025-re a tiszta elektromos járművek lítium-akkumulátorainak energiasűrűségi célja 400Wh / kg, 2030-ban pedig 500Wh / kg. Ami a jelenleg széles körben használt hármas akkumulátort illeti, az ebben a szakaszban meglévő műszaki szűk keresztmetszet megnehezíti a fenti célok elérését.

Ha a lítium akkumulátorok energia-sűrűségének az ütemterv szerint 500Wh / kg-nál nagyobb energiasűrűség elérését kell elérnie, akkor a meglévő folyékony elektrolit akkumulátor-rendszer tehetetlen lehet. Az új generációs akkumulátor-technológiai útvonal 500Wh / kg-ra a szilárdtest-akkumulátorok rendszerének kutatása és fejlesztése merev igényt jelent. Az új energiaipari gépjárműipar közép- és hosszú távú fejlődése új technikai tartalékokat igényel, és várhatóan a szilárdtest-alapú lítium-ion akkumulátorok lesznek az autóipari lítium-akkumulátorok következő generációjának meghatározó technológiai útvonala. Ez nemcsak a másodlagos akkumulátorok fontos fejlesztési iránya a jövőben, hanem jelenleg is fontos feladat.

Milyen előnyei vannak a szilárdtest-akkumulátoroknak a háromelemekhez képest? Először is, az energiasűrűség szempontjából a szerves elektrolitok elektrokémiai ablakai, amelyeket jelenleg használnak a három- és más lítium-ion akkumulátorokban, korlátozott, és nehéz kompatibilis lenni a fém lítium-anódokkal és az újonnan kifejlesztett nagy potenciállal rendelkező katód-anyagokkal. A szilárd elektrolitok azonban általában szélesebb elektromos kapacitással rendelkeznek, mint a szerves elektrolitok. A kémiai ablak segít tovább növelni az akkumulátor energiasűrűségét. Másodszor, térfogatát tekintve, mivel az elektrolitot szilárd elektrolittal helyettesítik, a szilárd akkumulátor térfogata kisebb lesz ugyanazon energiasűrűség mellett. Ugyanolyan energiafogyasztással a szilárdtest-elemek kisebbek lesznek. Ha az energiasűrűség változatlan marad, akkor a szilárdtest-akkumulátor tömege és térfogata ugyanolyan töltéssel kisebb lesz, mint a folyékony elektrolit-akkumulátoré. Nem csak azért, mert a szilárdtest-akkumulátorban nincs elektrolit, könnyebb lezárni. Ha nagyméretű berendezésekben, például gépjárművekben használja, nem szükséges további hűtőcsöveket, elektronikus vezérlőket stb. Hozzáadni, ami költségeket takarít meg, miközben csökkenti saját súlyát. Szilárd elektrolit felhasználása után a grafit negatív elektróda fém lítiummal helyettesíthető, ami jelentősen csökkenti a teljes akkumulátor súlyát.

A különböző országok szilárdtest-akkumulátorainak elrendezése szempontjából a Toyota fejlettebb a technológiában. A szulfidos szilárdtest-akkumulátorokat 2010-ben dobta piacra. 2014-ben az akkumulátor&# 39 kísérleti prototípusának energiasűrűsége elérte a 400Wh / kg-ot. 2017 februárjától a Toyota' szilárdtest-akkumulátorral kapcsolatos szabadalmai elérték a 30-at, ami jóval magasabb, mint más vállalatoké. A Toyota vezetői szerint a Toyota 2020-ban megvalósítja a szulfidos szilárdtest-akkumulátorok iparosítását. Ezenkívül a Samsung bizonyos eredményeket is elért, szulfid-alapú szilárd elektrolitok felhasználásával próbáltam előállítani egy 2000mAh, 175Wh / kg rétegelt, teljesen szilárd másodlagos elemet. akkumulátor.

A hazai CATL vállalat viszonylag érett a szulfidos szilárdtest-akkumulátorokban is, és jelenleg felgyorsítja az EV-k szulfidos félszilárd állapotú lítium-fém akkumulátorainak fejlesztését. Ezenkívül érdemes megjegyezni, hogy a Ganfeng Lithium nemrégiben fejezte be az első generációs szilárdtest-akkumulátor kutatási és fejlesztési kísérleti projektet, és mintái átestek a Kínai Autóipari Kutató Intézet Autóvizsgálati Központjának ellenőrzésén, és a projektnek nincs sikeres gyakorlati precedens Kínában, amely nemzetközi vezető szerepet tölt be. A technológiai áttörés várhatóan 2019-ben érheti el a tömegtermelést.

A háromkomponensű akkumulátorokhoz képest a szilárdtest-akkumulátoroknak annyi előnyük van, miért nem tudták elérni a tömeggyártást? A szilárdtest-elemek kulcsa a szilárdtest-elektrolit anyagok. A szilárdtest-akkumulátorok fejlesztésének nehézségeinek legfontosabb oka ebben a szakaszban az, hogy az elektrolitanyagok nem képesek áttöréseket elérni. A meglévő szervetlen szilárd elektrolit és polimer elektrolit anyagok egyike sem rendelkezik magas ionvezető képességgel és mechanikai szilárdsággal, de jó feldolgozási tulajdonságokkal is rendelkezik.

Az elektromos lítium akkumulátorok technikai problémái mindig is az új energiajárművek fejlődését korlátozó szűk keresztmetszetet jelentették, és az a szűk keresztmetszet is, amelyet a szilárdtest-akkumulátorok nehezen képesek áttörni, a technológiában is megtalálható. Napjainkban a&# 39 ádáz versenyében a lítium-akkumulátorok iparban az a cég, amelyik valóban utoljára nevet, gyakran azok, akik elsajátítják az alapvető technológiákat. A szilárdtest-akkumulátorok fontos technológiai fejlesztési irányok a jövőben, és ez már az ipar konszenzusa. Hogy a kínai vállalatok megnyerhetik-e a következő GG-ajánlatot; még mindig szüksége van az ipar kollégáinak közös erőfeszítéseire.