Com'è l'attuale sviluppo delle batterie allo stato solido?

Le batterie allo stato solido si riferiscono a batterie prodotte utilizzando elettrodi allo stato solido ed elettroliti allo stato solido. Diversamente dalle batterie a forma liquida esistenti, sono una delle direzioni principali per lo sviluppo di nuove batterie per veicoli energetici in futuro. Recentemente, quando il Gruppo Volkswagen ha annunciato la sua relazione finanziaria del secondo trimestre, il CEO del Gruppo Volkswagen Herbert Diss ha affermato che la Volkswagen prevede di produrre in modo indipendente batterie allo stato solido e la produzione di massa potrebbe iniziare nel 2024 o 2025. Secondo la quotazione&nazionale; Energy- Roadmap della tecnologia per il risparmio e la nuova energia dei veicoli" ;, entro il 2025, l'obiettivo di densità energetica delle batterie al litio per veicoli elettrici puri è di 400 Wh / kg e l'obiettivo nel 2030 è di 500 Wh / kg. Per quanto riguarda la batteria ternaria attualmente ampiamente utilizzata, il collo di bottiglia tecnico esistente in questa fase rende difficile il raggiungimento degli obiettivi sopra indicati.

Se la densità di energia delle batterie al litio di potenza deve raggiungere l'obiettivo di una densità di energia superiore a 500 Wh / kg come programmato, il sistema di batterie a elettrolita liquido esistente potrebbe non essere alimentato. Essendo il percorso tecnologico delle batterie di nuova generazione per 500 Wh / kg, la ricerca e lo sviluppo di sistemi di batterie a stato solido è diventata una richiesta rigida. Lo sviluppo a medio e lungo termine della nuova industria automobilistica energetica richiede nuove riserve tecniche e si prevede che le batterie agli ioni di litio a stato solido diventeranno la via tecnologica dominante per la prossima generazione di batterie al litio per autoveicoli. Non è solo un'importante direzione di sviluppo per le batterie secondarie in futuro, ma anche un compito importante al momento.

Quali sono i vantaggi delle batterie allo stato solido rispetto alle batterie ternarie? Innanzitutto, in termini di densità energetica, la finestra elettrochimica degli elettroliti organici attualmente utilizzati nelle batterie ternarie e in altre batterie agli ioni di litio è limitata ed è difficile essere compatibili con gli anodi metallici al litio e con i materiali catodici ad alto potenziale di nuova concezione. Tuttavia, gli elettroliti solidi hanno generalmente una capacità elettrica più ampia rispetto agli elettroliti organici. La finestra chimica aiuta ad aumentare ulteriormente la densità di energia della batteria. In secondo luogo, in termini di volume, poiché l'elettrolita è sostituito da un elettrolita solido, il volume di una batteria solida sarà inferiore a parità di densità di energia. Con la stessa quantità di potenza, le batterie allo stato solido diventeranno più piccole. Nella circostanza che la densità di energia rimanga la stessa, la massa e il volume della batteria allo stato solido con la stessa carica saranno inferiori a quelli della batteria a elettrolita liquido. Non solo, poiché non c'è elettrolita nella batteria allo stato solido, è più facile sigillarla. Quando lo si utilizza in apparecchiature di grandi dimensioni come le automobili, non è necessario aggiungere ulteriori tubi di raffreddamento, controlli elettronici, ecc., Che consente di risparmiare sui costi riducendo il proprio peso. Dopo aver utilizzato un elettrolita solido, l'elettrodo negativo in grafite può essere sostituito con litio metallico, che riduce notevolmente il peso dell'intera batteria.

Dal punto di vista della disposizione delle batterie allo stato solido in vari paesi, Toyota è più avanzata nella tecnologia. Ha lanciato le batterie allo stato solido al solfuro nel 2010. Nel 2014, la densità di energia del prototipo sperimentale della batteria&ha raggiunto i 400 Wh / kg. A febbraio 2017, i brevetti relativi alle batterie a stato solido della Toyota&hanno raggiunto i 30 brevetti, di gran lunga superiori a quelli di altre società. Secondo i dirigenti di Toyota, Toyota realizzerà l'industrializzazione delle batterie allo stato solido al solfuro nel 2020. Inoltre, Samsung ha anche ottenuto alcuni risultati, utilizzando elettroliti solidi a base di solfuro per provare a produrre un secondario completamente solido laminato da 2000 mAh, 175 Wh / kg. batteria.

La società domestica CATL è anche relativamente matura nel settore delle batterie allo stato solido al solfuro e sta attualmente accelerando lo sviluppo di batterie al litio metallico al solfuro allo stato solido per veicoli elettrici. Inoltre, vale la pena notare che Ganfeng Lithium ha recentemente completato il progetto di linea pilota di ricerca e sviluppo di batterie a stato solido di prima generazione e i suoi campioni hanno superato l'ispezione del China Automobile Research Institute Automobile Inspection Center e il progetto non ha precedente pratica di successo in Cina, che è un leader internazionale Si prevede che il progresso tecnologico raggiungerà la produzione di massa nel 2019.

Rispetto alle batterie ternarie, le batterie allo stato solido hanno tanti vantaggi, perché non sono state in grado di raggiungere la produzione di massa? La chiave per le batterie allo stato solido sono i materiali elettrolitici allo stato solido. La ragione più importante per la difficoltà nello sviluppo di batterie allo stato solido in questa fase è l'incapacità dei materiali elettrolitici di ottenere scoperte. Nessuno degli elettroliti solidi inorganici esistenti e dei materiali elettrolitici polimerici ha un'elevata conduttività ionica e resistenza meccanica, ma ha anche buone proprietà di lavorazione.

I problemi tecnici delle batterie al litio di potenza sono sempre stati il ​​collo di bottiglia che limita lo sviluppo di nuovi veicoli energetici, e il collo di bottiglia che le batterie allo stato solido sono difficili da superare è anche nella tecnologia. Nella feroce concorrenza odierna di&nel settore delle batterie al litio di potenza, le aziende che hanno davvero l'ultima risata sono spesso quelle che padroneggiano le tecnologie di base. Le batterie allo stato solido sono un'importante direzione per lo sviluppo tecnologico in futuro ed è già il consenso del settore. Se le aziende cinesi possono vincere la prossima" dura battaglia" ha ancora bisogno degli sforzi congiunti dei colleghi del settore.