L-ideali jiddi fir-realtà: il-batteriji kollha tal-istat solidu se jiġu prodotti bil-massa

Fl-isfond tat-trasformazzjoni globali tal-enerġija, teknoloġiji ġodda tal-enerġija qed jiżviluppaw malajr. Il-batteriji kollha ta 'stat solidu, bħala teknoloġija tal-batterija li jmiss promettenti ħafna, qed isiru gradwalment il-fokus tal-industrija. Riċentement, karozzi bħal Changan Automobile u BYD ħabbru l-iskeda ta 'installazzjoni ta' batteriji kollha ta 'stat solidu, li jindikaw li l-proċess ta' kummerċjalizzazzjoni ta 'batteriji ta' stat solidu kollu qed jaċċellera.

Il-batteriji kollha ta 'stat solidu jirreferu għal batteriji tal-jone tal-litju li jużaw elettroliti fi stat solidu. F'termini ta 'prinċipji ta' ħidma, mhumiex differenti minn batteriji tradizzjonali tal-litju, iżda l-qalba tagħhom, elettroliti ta 'stat solidu, jagħtuhom ħafna vantaġġi fuq batteriji tradizzjonali tal-litju likwidu.

F'termini ta 'prestazzjoni tas-sigurtà, l-elettrolit ta' batteriji tal-litju likwidu tradizzjonali huwa fjammabbli u volatili, li hija kawża importanti ta 'nirien ta' vetturi elettriċi u anke splużjonijiet. L-elettrolit solidu użat fil-batteriji kollha tal-istat solidu mhuwiex fjammabbli, li jnaqqas ħafna r-riskju ta 'kombustjoni u splużjoni tal-batterija, u jtejjeb ħafna s-sigurtà. Pereżempju, xi batteriji ta 'stat solidu jistgħu jifilħu għal temperaturi għoljin ta' 1, 000 gradi u jistgħu jkomplu jfornu l-enerġija anke jekk kantuniera tinqata '.

F'termini ta 'densità ta' enerġija, il-batteriji kollha ta 'l-istat solidu għandhom vantaġġi ovvji. Id-densità tal-enerġija tal-batteriji tradizzjonali tal-litju avviċinat gradwalment il-konġestjoni. Id-densità tal-enerġija tal-batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju hija 150-210 wh / kg, u l-limitu ta 'fuq tal-batteriji tal-litju ternarju huwa ta' madwar 350Wh / kg. Id-densità tal-enerġija tal-batteriji kollha tal-istat solidu hija mistennija li tilħaq aktar minn 500Wh / kg. Pereżempju, id-densità tal-enerġija tal-batterija tal-istat kollha Jinzhongzhao żviluppata minn Changan Automobile tista 'tilħaq 400Wh / kg, u l-firxa tal-moderata taqbeż 1,500 kilometru meta tkun iċċarġjata għal kollox, li ttaffi ħafna l-ansjetà tal-firxa. Fl-istess ħin, elettroliti solidi jistgħu jifilħu vultaġġi ogħla, u l-volum tal-batterija jista 'jitnaqqas aktar, li jtejjeb ħafna l-veloċità tal-iċċarġjar, u huwa mistenni li jikseb firxa ta' moderata ta '1, {000 kilometri wara l-iċċarġjar għal 10 minuti.

F'termini ta 'stabbiltà taċ-ċiklu u prestazzjoni ta' temperatura għolja u baxxa, il-batteriji ta 'l-istat solidu kollha jmorru tajjeb ukoll. Il-ħajja taċ-ċiklu tagħha tista 'tilħaq aktar minn 10, 000 darbiet, li hija ħafna ogħla mill-batteriji tal-litju ternarju u l-batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju, u tista' żżomm prestazzjoni tajba f'ambjenti ta 'temperatura għolja u baxxa, billi ssolvi b'mod effettiv il-problema ta' ċċarġjar bil-mod u telf ta 'enerġija mgħaġġla ta' batteriji tal-litju tradizzjonali f'temperaturi baxxi fix-xitwa.

Fil-preżent, hemm tliet rotot tekniċi mainstream għal batteriji ta 'stat solidu: polimeri, ossidi u sulfidi.

L-elettroliti tal-polimeri jappartjenu għall-kategorija ta 'elettroliti organiċi. Huma flessibbli, għandhom proprjetajiet mekkaniċi tajbin, huma faċli biex jiġu pproċessati u forma, huma kompatibbli ħafna mal-proċessi eżistenti ta 'produzzjoni ta' elettroliti likwidi, huma faċli biex iħejju films irqaq fuq skala kbira, u kisbu produzzjoni ta 'massa fuq skala żgħira. Madankollu, il-konduttività tagħhom hija baxxa f'temperatura tal-kamra, ġeneralment bejn 10⁻⁷ u 10⁻⁴s / cm, u għandhom bżonn jissaħħnu 'l fuq minn 60 grad biex jaħdmu sew. Huma għandhom tieqa elettrokimika dejqa u stabbiltà termali relattivament fqira.

L-elettroliti tal-ossidu huma stabbli fl-arja, għandhom stabbiltà termali eċċellenti, jistgħu jifilħu temperaturi għoljin 'il fuq minn 600 grad, għandhom saħħa mekkanika għolja, jistgħu effettivament jinibixxu t-tkabbir tad-dendriti tal-litju, u huma adattati għal materjali ta' elettrodi pożittivi ta 'vultaġġ għoli bħalma huma materjali terniċi ta' nickel għoli. L-ispiża u d-diffikultà ta 'R & D huma relattivament baxxi. Madankollu, għandha wkoll il-problema ta 'konduttività jonika baxxa. Il-konduttività fit-temperatura tal-kamra hija ġeneralment bejn 10⁻⁶ u 10⁻³s / cm, li jeħtieġ li titjieb permezz ta 'sinterizzazzjoni ta' temperatura għolja jew żieda ta 'elettroliti likwidi, u l-impedenza tal-interface ma' l-elettrodu hija għolja, li tirriżulta f'ħajja ta 'ċiklu qasir.

L-elettroliti tas-sulfid għandhom prestazzjoni eċċellenti u l-ogħla konduttività jonika. Il-konduttività fit-temperatura tal-kamra tista 'tilħaq 10⁻²s / cm, li hija qrib il-livell ta' elettroliti likwidi. Huma jappoġġjaw iċċarġjar mgħaġġel u ħatt, u d-densità teoretika tal-enerġija taqbeż il-500wh / kg. Huma kompatibbli ma 'elettrodi negattivi tal-metall tal-litju, għandhom stabbiltà termali tajba, huma rotob ta' tessut, u għandhom plastiċità qawwija. Madankollu, għandhom stabbiltà kimika fqira u huma faċli biex jirreaġixxu bl-umdità u l-ossiġenu fl-arja biex jiġġeneraw gass ta 'sulfid ta' idroġenu tossiku. Huma diffiċli biex iħejju u jkollhom spejjeż għoljin ta 'produzzjoni.

Globalment, bosta kumpaniji investew fir-riċerka u l-iżvilupp u l-produzzjoni ta 'batteriji kollha ta' stat solidu u aċċelleraw it-tqassim tagħhom. Il-karozzi Ġappuniżi bdew kmieni fir-riċerka u l-iżvilupp ta 'batteriji ta' stat solidu.
Toyota Motors bdew riċerka u żvilupp tal-batteriji tal-istat solidu sa mill-2006, u riċentement ħabbru li se jibdew produzzjoni ta 'prova fuq skala żgħira fl-2026 u l-produzzjoni tal-massa wara l-2030;
Honda Motors ħabbret li se tibda l-produzzjoni ta 'prova ta' batteriji ta 'stat solidu għal vetturi elettriċi puri f'Jannar 2025; Nissan qed tippjana li tibda l-produzzjoni ta 'prova ta' batteriji ta 'stat solidu fl-impjant Yokohama tagħha din is-sena, u tniedi vetturi elettriċi mgħammra b'batteriji kollha ta' stat solidu sal-2028.

Il-kumpaniji Ċiniżi huma wkoll ma jridux jibqgħu lura. CATL bena linja ta 'produzzjoni pilota għal batteriji kollha ta' stat solidu u bħalissa qed imexxi l-ottimizzazzjoni tal-proċess u l-verifika tal-prodott. Huwa mistenni li jipproduċi l-massa ta 'batteriji kollha ta' stat solidu fuq skala żgħira fl-2027.

BYD beda r-riċerka u l-iżvilupp tal-batteriji kollha tal-istat solidu fl-2013 u beda l-verifika tal-fattibilità tal-industrijalizzazzjoni tal-batteriji tal-istat solidu, li jkopri l-iżvantaġġi tat-teknoloġija tal-materjal ewlieni, l-iżvilupp tas-sistema taċ-ċelluli tal-batterija u l-kostruzzjoni tal-linja tal-produzzjoni. Huwa mistenni li jibda d-dimostrazzjoni tal-massa u l-installazzjoni ta 'batteriji kollha ta' stat solidu fl-2027 u jiksbu kummerċjalizzazzjoni fuq skala kbira wara l-2030.

Changan Automobile qed tippjana li tniedi 8 ċelloli tal-batteriji żviluppati lilhom infushom, inklużi likwidi, semi-solidi u solidi, sal-2030, biex iniedu prototipi funzjonali fl-2025, u li jipproduċu gradwalment il-massa tal-batteriji kollha tal-istat solidu fl-2027.

Gac Aion ħabbar li se jikseb produzzjoni tal-massa u installazzjoni ta 'batteriji kollha ta' stat solidu fl-2026, u l-ewwel se jkun installat fil-marka high-end tagħha Haobo;

Chery Automobile qed tippjana li tikseb l-installazzjoni tal-batterija kollha tal-istat solidu fl-2026 u produzzjoni tal-massa fuq skala kbira fl-2027;

SAIC Group ħabbar li l-batteriji kollha tal-istat solidu se jiġu prodotti bil-massa u kkonsenjati fl-2026, u karozzi ġodda Zhiji mgħammra b'batteriji kollha tal-istat solidu se jiġu prodotti bil-massa u kkunsinnati fl-2027.

Mill-perspettiva ġenerali tal-industrija, il-katina tal-industrija tal-batteriji tal-istat solidu hija simili għal dik tal-batteriji likwidi, li tkopri provvista ta 'materja prima upstream, materjali tal-batterija midstream u manifattura, u żoni ta' applikazzjoni downstream. Il-upstream jipprovdi prinċipalment riżorsi tal-metall bħal-litju, kobalt, u nikil, kif ukoll materjali tal-qalba għal elettroliti ta 'stat solidu. Għandu dipendenza qawwija fir-riżorsi, ostakli tekniċi għoljin, u konċentrazzjoni għolja tas-suq. Il-midstream huwa l-link ewlieni tar-riċerka u l-iżvilupp tal-batteriji u l-manifattura. L-innovazzjoni teknoloġika hija l-forza ewlenija, iżda tiffaċċja problemi ta 'proċessi kumplessi u pressjoni ta' spiża għolja. L-oqsma ta 'applikazzjoni' l isfel huma wesgħin, li jkopru vetturi ta 'enerġija ġodda, ħażna ta' enerġija, elettronika għall-konsumatur u oqsma oħra, b'appoġġ qawwi fil-politika u potenzjal kbir tas-suq.

Għalkemm il-batteriji kollha ta 'stat solidu għandhom prospetti wesgħin, huma għadhom jiffaċċjaw ħafna sfidi fit-triq għall-produzzjoni tal-massa kummerċjali.

Fuq il-livell tekniku, għalkemm sar xi progress f'elettroliti solidi, materjali ta 'elettrodi pożittivi u negattivi, eċċ., Għad hemm xi problemi xjentifiċi bażiċi u problemi tekniċi ta' inġinerija li għandhom bżonn jiġu solvuti b'mod urġenti. Pereżempju, kif tista 'tkompli ttejjeb il-konduttività jonika ta' elettroliti solidi, ittejjeb il-kompatibilità tagħhom mal-metall tal-litju u materjali ta 'elettrodi ta' enerġija speċifika għolja, u tibni interface solidu-solidu kompatibbli u stabbli. Rotot tekniċi differenti għandhom ukoll in-nuqqasijiet tagħhom stess, bħall-istabbiltà kimika ħażina u d-diffikultà tal-preparazzjoni ta 'elettroliti tas-sulfid, u l-konduttività jonika baxxa ta' elettroliti ta 'l-ossidu. Dawn il-problemi jeħtieġu investiment kontinwu ta 'R & D biex jingħelbu.

L-ispiża hija wkoll fattur importanti li jillimita l-applikazzjoni fuq skala kbira ta 'batteriji kollha ta' stat solidu. Fil-preżent, l-ispiża tal-monomeri tal-batterija tal-jone tal-litju likwidu hija ta 'madwar 0. 5 Yuan kull watt-siegħa, filwaqt li l-ispiża materjali ta' batteriji ta 'stat solidu hija aktar minn 2 watt kull watt-siegħa mingħajr produzzjoni ta' massa fuq skala kbira. L-ispiża tal-materjal ta 'pakkett ta' batterija 100- kilowatt waħdu jaqbeż il-200, 000 wan, li huwa ħafna ogħla mill-batteriji likwidi eżistenti. It-teħid ta 'batteriji ta' stat solidu tas-sulfid bħala eżempju, l-indju tal-metall rari meħtieġ għall-produzzjoni tiegħu huwa għali, u l-preparazzjoni ta 'prekursuri tas-sulfid tal-litju hija diffiċli u għalja, li twassal għall-ispiża ġenerali għolja tal-batteriji.

Fil-livell tas-suq, batteriji ta 'stat solidu, bħala prodotti ġodda, għandhom bżonn ċertu ammont ta' żmien biex jiksbu rikonoxximent u aċċettazzjoni tas-suq. Għalkemm għandhom vantaġġi fid-densità u s-sigurtà tal-enerġija, għad hemm lok għal titjib meta mqabbel mal-batteriji tradizzjonali tal-litju f'termini tal-ħajja taċ-ċiklu. Barra minn hekk, għalkemm xi kumpaniji kisbu kunsinna ta 'kampjuni ta' lott żgħir, għadhom ma ffurmawx ordnijiet stabbli, u hemm inċertezza fil-prospetti ta 'applikazzjoni attwali.

Meta wieħed iħares lejn il-futur, batteriji kollha ta 'stat solidu huma mistennija li jkollhom rwol importanti f'ħafna oqsma. Fil-qasam ta 'vetturi ta' enerġija ġodda, din ittejjeb b'mod sinifikanti l-firxa tal-cruising tal-vettura, is-sigurtà u l-veloċità tal-iċċarġjar, tippromwovi l-industrija tal-vetturi tal-enerġija l-ġdida għal livell ogħla, u tħaffef it-trasformazzjoni tal-elettrifikazzjoni tal-industrija tal-karozzi.

Fil-qasam tal-ħażna tal-enerġija, id-densità għolja tal-enerġija u l-karatteristiċi tal-ħajja taċ-ċiklu twil tal-batteriji kollha tal-istat solidu jippermettulhom jaħżnu l-elettriku b'mod aktar effiċjenti, jibbilanċjaw il-provvista u d-domanda tal-elettriku, u jipprovdu appoġġ qawwi għall-aċċess fuq skala kbira u tħaddim stabbli ta 'enerġija rinnovabbli.

Fil-qasam tal-elettronika tal-konsumatur, il-batteriji kollha tal-istat solidu jistgħu jagħmlu l-apparati irqaq u aktar fit-tul, u jtejbu l-esperjenza tal-utent.

Bl-avvanz kontinwu tat-teknoloġija u l-iżvilupp tal-industrija, il-prestazzjoni tal-batteriji kollha tal-istat solidu se tkompli titjieb, u l-ispiża hija mistennija tonqos gradwalment. L-investiment kontinwu u l-R & D ta 'bosta kumpaniji, kif ukoll il-promozzjoni ta' innovazzjoni kollaborattiva bejn l-industrija, l-akkademja u r-riċerka, se jaċċelleraw l-avvanz teknoloġiku u l-kummerċjalizzazzjoni tal-batteriji kollha tal-istat solidu. Fil-livell ta 'politika, il-gvernijiet ta' diversi pajjiżi qed iżidu l-appoġġ tagħhom għal teknoloġiji ta 'enerġija ġodda, li se joħolqu wkoll ambjent ta' politika tajjeb għall-iżvilupp tal-industrija tal-batteriji kollha ta 'stat solidu.

Bħala l-għoli ewlieni li jikkmanda tal-kompetizzjoni għat-teknoloġija tal-batterija tal-ġenerazzjoni li jmiss, il-batteriji kollha tal-istat solidu jiffaċċjaw sfidi multipli bħat-teknoloġija, l-ispiża u s-suq, iżda għandhom futur sabiħ. Fil-mewġa ta 'trasformazzjoni ta' enerġija globali u progress teknoloġiku, il-batteriji kollha ta 'stat solidu huma mistennija li jsiru l-forza ewlenija biex jippromwovu t-trasformazzjoni tal-ħażna tal-enerġija u joħorġu f'era ġdida ta' ħażna ta 'enerġija.