Miten nykyinen kehittäminen solid-state paristot?

Puolijohdeparistoilla tarkoitetaan akkuja, jotka on tuotettu kiinteän tilan elektrodeilla ja puolijohdeelektrolyyteillä. Eri kuin olemassa olevat nestemäiset paristot, ne ovat yksi tärkeimmistä ohjeista uusien energia-auton akkujen kehittämiseen tulevaisuudessa. Äskettäin, kun Volkswagen-konserni ilmoitti toisen neljänneksen taloudellisesta raportistaan, Volkswagen-konsernin toimitusjohtaja Herbert Diss sanoi, että Volkswagen aikoo itsenäisesti tuottaa solid-state-akkuja, ja massatuotanto voi alkaa vuonna 2024 tai 2025. Kansallisen "Energiaa säästävän ja uuden energia-ajoneuvoteknologian etenemissuunnitelman" mukaan vuoteen 2025 mennessä puhtaiden sähköajoneuvojen litiumparistojen energiatiheystavoite on 400Wh/kg ja tavoite vuonna 2030 500Wh/kg. Tällä hetkellä laajalti käytetyn ternaariakun osalta tässä vaiheessa olemassa oleva tekninen pullonkaula vaikeuttaa edellä mainittujen tavoitteiden saavuttamista.

Jos litiumparistojen energiatiheyden tarkoituksena on saavuttaa tavoite, jonka mukaan energiatiheys on yli 500 Wh/kg aikataulun mukaisesti, nykyinen nestemäinen elektrolyyttiakkujärjestelmä voi olla voimaton. Seuraavan sukupolven akkuteknologiareitti 500Wh/kg: n ajan solid-state-akkujärjestelmän tutkimuksesta ja kehittämisestä on tullut jäykkä kysyntä. Uuden energia-autoteollisuuden keskipitkän ja pitkän aikavälin kehitys edellyttää uusia teknisiä varantoja, ja solid-state-litiumioniakuista odotetaan tulevan hallitseva teknologiareitti seuraavan sukupolven autojen litiumparistoille. Se ei ole vain tärkeä kehityssuunta toissijaisille akuille tulevaisuudessa, vaan myös tärkeä tehtävä tällä hetkellä.

Mitä hyötyä ssd-paristoista on ternary-paristoihin verrattuna? Ensinnäkin energiatiheyden osalta ternaryssa ja muissa litiumioniakuissa tällä hetkellä käytettävien orgaanisten elektrolyyttien sähkökemiallinen ikkuna on rajallinen, ja on vaikea olla yhteensopiva metallisten litiumanodien ja hiljattain kehitettyjen korkean potentiaalisen katodimateriaalin kanssa. Kiinteillä elektrolyytit ovat kuitenkin yleensä laajempia sähkökapasiteettia kuin orgaanisilla elektrolyyteillä. Kemiallinen ikkuna auttaa edelleen lisäämään akun energiatiheyttä. Toiseksi, tilavuuden osalta, koska elektrolyytti korvataan kiinteällä elektrolyytilla, kiinteän akun tilavuus on pienempi samalla energiatiheydellä. Samalla teholla kiinteän tilan paristot pienenevät. Siinä tilanteessa, että energiatiheys pysyy samana, samanlataakun kiinteän tilan akun massa ja tilavuus on pienempi kuin nestemäisen elektrolyyttiakun massa ja tilavuus. Ei vain sitä, koska ei ole elektrolyyttiä solid-state akku, se on helpompi sinetöidä sitä. Kun sitä käytetään suurissa laitteissa, kuten autoissa, ei ole tarpeen lisätä jäähdytysputkia, elektronisia säätimiä jne., mikä säästää kustannuksia ja vähentää omaa painoaan. Kiinteän elektrolyytin käytön jälkeen grafiittiegatiivinen elektrodi voidaan korvata metallisella litiumilla, mikä vähentää merkittävästi koko akun painoa.

Näkökulmasta ulkoasun solid-state paristot eri maissa, Toyota on kehittyneempi tekniikkaa. Se lanseerasi sulfidin kiinteän tilan paristot vuonna 2010. Vuonna 2014 akun kokeellisen prototyypin energiatiheys oli 400Wh/kg. Helmikuusta 2017, Toyota n solid-state akku liittyviä patentteja oli 30, paljon suurempi kuin muut yritykset. Mukaan Toyota avainhenkilöt, Toyota toteuttaa teollistumisen sulfidi solid-state paristot vuonna 2020. Lisäksi Samsung on myös saavuttanut tiettyjä tuloksia, käyttäen sulfidi-pohjainen kiinteiden elektrolyyttien koe-tuottaa 2000mAh, 175Wh / kg laminoitu kaikki kiinteä toissijainen akku.

Kotimainen catl on myös suhteellisen kypsä sulfidi solid-state paristot, ja on tällä hetkellä nopeuttaa kehitystä sulfidi all-solid-state litiummetalliparistoja EVs. Lisäksi on syytä huomata, että Ganfeng Lithium on viime aikoina valmistunut ensimmäisen sukupolven solid-state akku tutkimus ja kehitys pilottilinja hanke, ja sen näytteet ovat läpäisseet tarkastuksen Kiinan Automobile Research Institute Automobile Inspection Center, ja hanke ei ole onnistunut käytäntö ennakkotapaus Kiinassa, joka on kansainvälinen johtaja teknologinen läpimurto odotetaan saavuttaa massatuotannon vuonna 2019.

Ternary paristot, solid-state paristot on niin paljon etuja, miksi ne eivät ole pystyneet saavuttamaan massatuotantoa? Kiinteän tilan akkujen avain on kiinteän tilan elektrolyyttimateriaalit. Tärkein syy solid-state-akkujen kehittymisen vaikeudeen tässä vaiheessa on elektrolyyttimateriaalien epäonnistuminen läpimurtojen saavuttamiseksi. Millään olemassa olevista epäorgaanisista kiinteistä elektrolyytti- ja polymeerielektrolyyttimateriaaleista ei ole korkeaa ionista johtavuutta ja mekaanista lujuutta, mutta sillä on myös hyvät käsittelyominaisuudet.

Litiumparistojen tekniset ongelmat ovat aina olleet pullonkaula, joka rajoittaa uusien energia-ajoneuvojen kehittämistä, ja pullonkaula, jonka vuoksi kiinteän tilan akkuja on vaikea murtaa, on myös teknologiassa. Nykypäivän kovaa kilpailua teho litiumakku teollisuudelle, yritykset, jotka todella ovat viimeinen nauraa ovat usein niitä, jotka hallitsevat ydinteknologioita. Solid-state-akut ovat tärkeä teknologian kehityssuunta tulevaisuudessa, ja se on jo teollisuuden yksimielisyys. Onko kiinalaiset yritykset voivat voittaa seuraavan "kova taistelu" vielä tarvitsee yhteisiä ponnisteluja kollegoiden alalla.