Шта су солид-стате батерије?

Већ у мају ове године, многи медији су расписали пројекат од 6 милијарди чврстих батерија.

Након тога, неке компаније за производњу чврстих батерија најавиле су да ће индустријализирати потпуно чврсте батерије 2027. Уследиле су разне конференције за штампу на којима је објављено колико висока може бити густина енергије и перформансе циклуса. Често се може чути густина енергије једне ћелије одређене компаније од 700+Вх/кг.

Дакле, шта је тачно солид-стате батерија? Који ниво је тржиште сада достигло? Након комуникације са многим пријатељима око мене, открио сам да је први концепт који је лако побркати са солид-стате батеријама получврсти и потпуно чврсти.

Може се рећи да су скоро све такозване солид-стате батерије које тренутно круже на тржишту полу-чврсте батерије, односно мешавина чврстог и течног. Међутим, након растављања многих солид-стате батерија, установљено је да је такозвана мешавина чврстог и течног стања заправо тешко видљива, и да је скоро иста као и стање течних батерија. Чак и кроз неке прецизне карактеризације, тешко је пронаћи трагове.

Постоје две репрезентативне кинеске компаније: Кингтао и Веилан. Главни систем Ћингтао је литијум гвожђе фосфат (наравно, они такође имају и тернарни систем), а Веилан је представљен тернарним (наравно, имају и гвожђе литијум). Прва је углавном технологија керамичких премаза, а друга се рекламира као технологија очвршћавања на лицу места (акценат је на публицитету). Речено је да Ћингтао тренутно има 380Вх/кг ћелија у оптицају, а Веилан тренутно продаје ћелије од 350Вх/кг капацитета 110Ах.

Шта је са потпуно чврстим батеријама? Потпуно чврсте батерије се углавном деле на оксиде, полимере и сулфиде (наравно, постоје и халогениди). Судећи по тренутном развојном статусу укупних водећих компанија, цео технолошки пут је сулфидан. Такозвана сулфидна батерија у чврстом стању је заправо мешавина позитивних и негативних електродних материјала са електролитима и везивним проводним агенсима да би се формирала позитивна електрода (наравно постоје суве и мокре методе), а затим електролит и мала количина везива се мешају да би се формирао филм (наравно, постоје суве и мокре методе). Ако се ради о влажној методи, сулфидни систем је веома осетљив на систем растварача и наравно потребно је посебно везиво. Коначно, позитивна и негативна електрода и електролитска мембрана су наслагани слој по слој да би се формирала ћелија пуне батерије. Сваки од ових процеса има јаз који блокира индустријализацију потпуно чврстих батерија.

Друга ствар коју је лако збунити је чврста батерија=високе безбедности и велике густине енергије

Ово је велики неспоразум већине људи, укључујући и оне у индустрији. Они мисле да потпуно чврсте батерије имају велику густину енергије. Многи људи изван индустрије често полажу наде у потпуно полупроводничке батерије, често говорећи „неће бити течности када изађу потпуно чврсте батерије“. У ствари, то није случај. Да бисмо разумели ову логику, прво морамо поћи од концепта густине енергије: густина енергије=енергија/тежина, а енергија је одређена самим материјалом, тако да је густина енергије батерије ћелије одређена материјалним системом батерије.

Гвожђе-литијумске батерије су тренутно 180Вх/кг. Пошто су тернарне батерије подељене на много система, њихова густина енергије је у основи у опсегу од 240-360 или чак 380Вх/кг (више од 285Вх/кг захтевају материјале на бази силицијума). Наравно, систем литијум кобалт оксида је у основи више од 200 густина енергије. Сада је многа пропаганда густине енергије на тржишту достигла 450, 500, 600 или чак 700Вх/кг или више. У основи, материјал негативне електроде је литијум метал или без негативне електроде. Ово је укупно стање густине енергије. Материјали позитивних и негативних електрода потпуно чврстих батерија нису одвојени од течних сировина. Због тога, густина енергије потпуно чврстих батерија неће бити већа од течних батерија.

Висока вредност о којој сви говоре заправо је заснована на очекивању да потпуно чврсте батерије могу да користе литијум металне негативне електроде за постизање високе густине енергије ћелије батерије након решавања безбедносног проблема, али ова потешкоћа није ништа мања од решавања проблема. сигурносни проблем течних литијум металних батерија. Стога је неодрживо рећи да је густина енергије чврстих батерија мала. Напротив, од стварног статуса развоја, густина енергије потпуно чврстих батерија ће бити нижа. Први долази од примене високоенергетских системских материјала, други долази од пропорције активних материјала, трећи долази од дебљине електролитне мембране, а четврти долази од проблема да сви не плаћају. много пажње у овом тренутку. За рад потпуно чврстих батерија потребна је стезаљка високог притиска. Стезаљка ће повећати тежину електричне опреме током стварне употребе, чиме ће у одређеној мери смањити предност густине енергије батерије.

Све у свему, потпуно чврсте батерије су знатно побољшале безбедност (постоје стварни тестови), али као сулфидна чврста батерија са меким материјалом за паковање, сам сулфид је материјал са великим безбедносним ризицима. Друго, побољшање безбедности потпуно полупроводних батерија је такође ограничено. Није инхерентно безбедно. У одређеној мери, то и даље може да изазове термички бег батерије.

Горе наведено је релативно макроскопско разумевање тренутних чврстих батерија, укључујући потпуно чврсте и полу-чврсте батерије. Наравно, дугорочно гледано, потпуно чврсто стање је и даље оптимистично. Из тренутне ситуације, тешкоћа решавања безбедносних проблема високоенергетских течних батерија није нужно нижа од тешкоћа развоја нове генерације високобезбедних потпуно чврстих батерија. Верујем да заједничким напорима узводних и низводних индустријских ланаца можемо да пробијемо статус кво и остваримо револуцију.

Напомена: Већина чланака поново штампаних на овом сајту прикупљени су са Интернета. Ауторско право на чланке припада оригиналном аутору и изворном извору. Ставови у чланку су само за дељење и комуникацију. Ако има проблема са ауторским правима, обавестите ме и решићу то на време.