Идеали сјаји у стварност: све-чврсте батерије ће бити масовно произведене

Против позадине глобалне енергетске трансформације, нове енергетске технологије се брзо развијају. Све-чврсте батерије, као високо обећавајућа технологија батерије за следећу генерацију, постепено постају фокус индустрије. У последње време, ауторакери попут Цханган Аутомобиле и Бид најавили су распоред инсталације све-чврстих батерија, што указује да се процес комерцијализације свих-чврстих батерија убрзава.

Све-чврсте батерије се односе на литијум-јонске батерије које користе солид-стате електролите. У погледу на принципима рада, они се не разликују од традиционалних литијумских батерија, већ њихове језгре, чврсте електролите, дају им много предности у односу на традиционалне течне литијумске батерије.

У погледу безбедносних перформанси, електролит традиционалних течних литијумских батерија запаљив је и нестабилан, што је важан узрок пожара електричног возила и чак и експлозија. Чврсти електролит који се користи у свим-чврстим батеријама није запаљиво, што увелике смањује ризик од сагоревања и експлозије батерије и увелико побољшава сигурност. На пример, неке чврсте батерије могу да издрже високе температуре од 1, 000 диплома и могу наставити да испоручују снагу чак и ако је угао пресечен.

У погледу густине енергије, све-чврсте батерије имају очигледне предности. Густина енергије традиционалних литијумских батерија постепено се приближавала уско грло. Густина енергије литијум-гвожђе фосфатне батерије је 150-210 вх / кг, а горња граница тернаријске литијумске батерије је око 350Вх / кг. Очекује се да ће густина енергије све-чврстих батерија достићи више од 500Вх / кг. На пример, густина енергије јинзхонгзхао све-чврсте батерије које је развио Цханган Аутомобиле може да достигне 400Вх / кг, а крстарење прелази 1.500 километара када је у потпуности напуњено, што у потпуности наплаћује ублажава анксиозност у потпуности. Истовремено, чврсти електролитети могу да издрже веће напоне, а јачина акумулатора се може додатно смањити, што увелико побољшава брзину пуњења и очекује се да ће постићи крстарење од 1, {000 километара након пуњења 10 минута.

У погледу стабилности циклуса и високих и ниских температура, све-чврсте батерије такође се добро сналазе. Живот свог циклуса може достићи више од 10, 000 пута, што је много веће од тернаријумске литијумске батерије и литијум-гвожђе фосфатне батерије, и може да одржава добре перформансе у окружењу високих и ниских температура, ефикасно решавају проблем спорог пуњења и брзе губитка литијумских батерија.

Тренутно постоје три главне техничке руте за батерије од чврстог стања: полимере, оксиде и сулфиде.

Полимерни електролитети припадају категорији органских електролита. Они су флексибилни, имају добра механичка својства, лако је обрађивати и бити компатибилни са постојећим течним производним процесима електролита, лако је припремити танке филмове у великој мери и постигли масовну производњу масе. Међутим, њихова проводљивост је ниска на собној температури, обично између 10⁻⁷ и 10⁻⁴ / цм, и оне их треба загревати на више од 60 степени да би се правилно радили. Имају уски електрохемијски прозор и релативно лошу топлотну стабилност.

Електролити оксида су стабилни у ваздуху, имају одличну топлотну стабилност, могу да издрже високе температуре изнад 600 степени, имају високу механичку чврстоћу, може ефикасно инхибирати раст литијум дендрити и погодан су за високонапонски позитивни материјали са високим напонским електродама. Трошак и потешкоће у истраживању и развоју су релативно низак. Међутим, такође има проблем ниске јонске проводљивости. Проводљивост на собној температури је углавном између 10⁻⁶ и 10С / цм, што је потребно побољшати синтеровање високих температура или додавањем течних електролита, а импеданција сучеља са електродом је висока, што је резултирало животом кратких циклуса.

Сулфидни електролитети имају одличне перформансе и највишу јонску проводљивост. Проводљивост на собној температури може доћи до 10 ° / цм, што је близу нивоа течних електролита. Они подржавају брзо пуњење и пражњење, а теоријска густина енергије прелази 500Вх / кг. Компатибилни су са литијумским металним негативним електродама, имају добру топлотну стабилност, мека су у текстури и имају снажну пластичност. Међутим, они имају лошу хемијску стабилност и лако је реаговати са влагом и кисеоником у ваздуху да би се створило токсични гас водоник сулфид. Тешко их је припремити и имати високе трошкове производње.

Глобално, многе компаније су уложиле у истраживање и развој и производњу батерија и убрзали њихов изглед. Јапански произвођачи аутомати почели су рано у истраживању и развоју чврстих батерија.
ТОИОТА МОТОРС је започела са солид-државним истраживањима и развој акумулатора већ почетком 2006. године и недавно је најавила да ће започети малу пробну производњу у 2026. години и масовна производња после 2030. године;
Хонда Моторс најавила је да ће започети пробну производњу батерија свих чврстих држава за чисте електрична возила у јануару 2025. године; НИССАН планира да започне пробну производњу батерија на чврстом стању на својој иокохамиској фабрици ове године, а покретање електричних возила опремљених свим-чврстим батеријама до 2028. године.

Кинеске компаније такође не желе заостајати. Цатл је изградио пилотску производњу за све-чврстоће батерије и тренутно спроводи оптимизацију процеса и верификацију производа. Очекује се да ће масовно произвести све-чврсте батерије на малим скалом у 2027. години.

Бид је започео истраживање и развој свих-чврстих батерија у 2013. и започео је провјеру изводљивости индустријализације батерије од чврстог стања, који покрива кључне технологије материјалне технологије, пробијање батерије, развој и производњу линије и производњу линије. Очекује се да ће почети масовну демонстрацију и уградњу свих-чврстих батерија у 2027. и постизање велике комерцијализације након 2030. године.

Цханган Аутомобиле планира да се покрене 8 само-развијених ћелија батерије, укључујући течну, получврсту и чврсту и чврсту и чврсту и покренуле функционалне прототипове у 2025. години и да постепено масовно производе све-чврсте батерије у 2027. години.

ГАЦ Аион је најавио да ће достићи масовну производњу и уградњу све-чврстих батерија у 2026. години и прво ће се инсталирати у њеном врхунским брендом ХАОБО;

Цхери Аутомобиле планира да се постигне све-чврсте поставке батерије у 2026. години и велику масовну производњу у 2027. години;

САИЦ Гроуп је најавила да ће све-чврсте батерије бити масовно произведене и достављене у 2026. години, а Зхији нови аутомобили опремљени свим-чврстим батеријама ће бити масовно произведено и достављено у 2027. години.

Из укупне перспективе у индустрији, ланац индустрије батерије од чврстог стања је сличан оној течне батерије, који покрива узводно напајање сировинама, средњим батеријским материјалом, средњим батеријама и производним подручјима и на низводно подручје. Упстроам углавном обезбеђује металне ресурсе као што су литијум, кобалт и никл, као и основни материјали за солид-стате електролите. Има снажну зависност ресурса, високе техничке баријере и концентрацију високог тржишта. Средњи ток је основна веза истраживања и развоја и израде батерије. Технолошка иновација је кључна покретачка снага, али се суочава са проблемима сложених процеса и високим притиском трошкова. Поља на низводној апликацији су широка, која покривају нова енергетска возила, складиштење енергије, потрошачке електронике и друге области, са снажном подршком за политику и огромни тржишни потенцијал.

Иако све-чврсте батерије имају широке изгледе, и даље се суочавају са многим изазовима на путу до комерцијалне масовне производње.

На техничком нивоу, иако је постигнут одређени напредак у чврстим електролитама, позитивним и негативним материјалима електрода, итд. Постоје још увек неки основни научни проблеми и инжењеринг технички проблеми који је потребно хитно решити. На пример, како даље побољшати јонску проводљивост чврстих електролита, побољшати њихову компатибилност литијумским металним и високим специфичним материјалима за енергију енергије и изградити компатибилан и стабилан чврст чврсти интерфејс. Различите техничке руте такође имају своје недостатке, као што су лоша хемијска стабилност и потешкоћа у припреми електролита сулфида и ниско јонске проводљивости оксида електролита. Ови проблеми захтевају да се континуирани истраживачки и развој превазилазе.

Трошак је такође важан фактор који ограничава велику примену свих чврстих батерија. Тренутно су трошкови течног литијум-јонског батерије око 0. 5 Иуан по ват-сату, док је материјални трошак чврстих батерија више од 2 јуана по ват-сату без велике масовне производње. Материјални трошак а батерија са самог батерије прелази 200, 000 Иуан, што је много више од постојећих течних батерија. Узимање сулфидних чврстих батерија као пример, ретки метални индијум потребан је за његову производњу, а припрема литијум сулфида је тешка и скупа, што доводи до високе укупне трошкове батерија.

На тржишту на тржишту, чврсте батерије, као нове производе, потребно је одређено време за добијање препознавања и прихватања тржишта. Иако имају предности у енергетској густини и безбедности, још увек постоји простор за побољшање у поређењу са традиционалним литијумским батеријама у погледу живота циклуса. Поред тога, иако су неке компаније постигле доставу узорка у малим серијама, још нису формирале стабилне налоге, а у стварном изгледу примене.

Очекује се да ће у многим пољима у многим областима играти све-чврсте батерије. У области нових енергетских возила, значајно ће побољшати крстарење возила, брзину безбедности и пуњења, промовисати нову индустрију енергетског возила на виши ниво и убрзати трансформацију електрификације аутомобилске индустрије.

У области складишта енергије, велика густина енергије и животне карактеристике животних циклуса батерија омогућавају да ефикасније складиште електричну енергију, равнотежу струје и потражње и пружају снажну подршку за велики приступ и стабилном раду обновљиве енергије.

У области потрошачке електронике, све-чврсте батерије могу направити уређаје за тањи и издржљивији и побољшати корисничко искуство.

Уз континуирано унапређење технологије и развоју индустрије, перформансе свих чврстих батерија и даље ће се побољшати, а очекује се да ће се трошкови постепено смањити. Континуиране инвестиције и истраживање и развој истраживања и развоја, као и промоција колаборативне иновације између индустрије, академија и истраживања, убрзаће технолошки пробој и комерцијализацију свих чврстих батерија. На нивоу политике влада разних земаља непрестано повећавају њихову подршку за нове енергетске технологије, које ће такође створити добро политичко окружење за развој светилично-државне индустрије батерије.

Као кључна командна висина конкурса за технологију батерије за следеће генерације, све-чврстоће батерије суочавају се са више изазова као што су технологија, трошкови и тржиште, али имају светлу будућност. У таласу глобалне енергетске трансформације и технолошког напретка очекује се да ће све-чврсте батерије постати основна сила за промоцију трансформације за складиштење енергије и послужитељ у новој ери складишта енергије.