Исследовательский институт Китайской академии наук заявляет, что твердотельные литиевые батареи станут основными технологиями

24 января в государственном гостевом доме Дяоюйтай в Пекине прошел 2-й Форум 100 человек по производству электромобилей Китая. Тема этого форума - «Развитие конкуренции, инновации и устойчивая промышленная экология». Конференцию посетило около 100 гостей из государственных учреждений, отраслевых ученых, специалистов в области технологий, Интернета, автомобилестроения, транспорта и других областей.

Ниже приводится лекция Ли Вэя, научного сотрудника Института физики Китайской академии наук:

Моя тема сегодня - «Твердотельные литиевые батареи». В своем отчете я, возможно, смогу ответить на некоторые вопросы Учителя Дун Яна.

Всех беспокоит то, что в долгосрочной перспективе будет основной технологией чистых электромобилей и как добиться революционного прорыва. Мы также читаем технический маршрут гибридной батареи в «Сделано в Китае 2025». В основном эта дорожная карта соответствует этому. В долгосрочной перспективе, учитывая технический маршрут из Китая, США и Японии, следующее поколение будет сначала литий-ионной батареей третьего поколения, а затем металлической литиевой электроникой.

Значение улучшения удельной энергии батареи очень понятно, очень смущаюсь, я использую уровень 14 кВтч. Из этого видно, что при плотности энергии 300 Втч / кг расход составляет 470 километров, что в основном решает проблему беспокойства потребителей о пробеге. В настоящее время уровень заряда батарей массового производства также достигает 180 Втч / кг.

Наша Китайская академия наук запустила стратегический пилотный проект 15 ноября 2013 года. Мы надеемся сделать шаг вперед во внедрении технологии аккумуляторных батарей и проделать некоторую базовую работу. Недавно я работал с Институтом материалов Нинбо, командой физиков и другими командами, чтобы сделать батарею. Это нанокремниевый углерод для получения мономера 24 Ач. По этой объемной плотности энергии мы можем видеть, что эти два соотношения присутствуют. В зрелых продуктах все еще есть пробелы. Теперь мы хотим знать, где находятся пределы литий-ионных аккумуляторов. Я считаю, что усилия этого года также могут немного улучшить эти данные. Это еще не идеально.

В конечном итоге металлический литий показывает свои преимущества в этом отношении, потому что объемное расширение трудно решить в дополнение к энергии. Металлический литий в настоящее время в основном сталкивается с проблемой легкого образования дендритов лития во время заряда и разряда. Можно рассмотреть положительный электрод, не содержащий лития, что является хорошей возможностью с точки зрения общего снижения затрат. Теперь металлический литий в основном состоит из металлического литиевого отрицательного электрода, который может заряжать и разряжать положительный электрод с ионами лития, литиевую серу и литиевое пространство. Литий-воздушные батареи теперь являются открытыми системами, а теперь с открытыми системами, если жидкий электрод испаряется, его нельзя полностью использовать. Исходя из этих соображений, следует использовать твердотельные технологии для решения этой проблемы в долгосрочной перспективе, поэтому Чен предложил заранее разработать твердотельные литиевые батареи. В прошлом году в Институте физики прошла первая конференция по твердотельным литиевым батареям. Несколько компаний продемонстрировали преимущества твердотельных батарей, которые не повредятся даже в случае пожара. Неорганические материалы лучше подходят в качестве электролитов и могут быть основным решением для литий-ионных твердотельных батарей.

С научной точки зрения необходимо изучить множество аспектов. Самая сложная часть находится на интерфейсе, включая конструкцию материала катода для литий-ионных батарей. Ключом к ускорению разработки твердотельных батарей является производство материалов. Поэтому, чтобы ускорить исследования и разработку этого материала, г-н Чен выдвинул идею заимствования из американских материалов, чтобы ускорить эту скорость, и стремиться реализовать индустриализацию твердотельных батарей. Наша страна накопила много времени на исследования твердотельных аккумуляторов и кое-что накопило.

Я здесь, чтобы представить работы нескольких молодых людей. Цуй Гуангли из Исследовательского института Циндао изготовил твердотельную батарею на 240 Втч, которая представляет собой мономер на 80 Ач, который работает при 60 ° C и имеет определенную степень циркуляции. Xiaoxiong Xu из Института материалов Нинбо - смачивающее средство с неорганической керамикой и поверхностью раздела. В настоящее время у нас нет возможности делать все твердотельные. Теперь это твердый ион лития, ниже все твердотельные в настоящее время 80 Ач могут достигать 240 Втч / кг. Основные преимущества, которые мы видим, заключаются в том, что после использования твердого электролита все еще можно работать при температуре 90 ° C, что, несомненно, является повышением безопасности. Что касается плотности энергии, то наиболее высокими являются литий-сера и литий, массовая плотность которых, вероятно, превышает 500 Вт · ч / кг. Принимая во внимание стабильность использования, в конечном итоге следует учитывать, что твердотельный литий-ионный аккумулятор является лучшим выбором и требует долгого пути.

Представлю прогресс Академии наук. Четыре команды работали вместе, чтобы сделать литий-ионные батареи, и было произведено 70 Ач мономеров. Он протестирован на 616 Втч / кг при 50 ° C. Тест на безопасность прошел все тесты безопасности сторонних производителей в предыдущие несколько раз. Проблема в том, что количество циклов все еще очень мало. Количество циклов этой литий-серной батареи большой плотности и большой емкости составляет 20 раз - от 30 раз. Следующим шагом будет решение проблемы металлического лития. Циркуляция должна быть улучшена, и она должна соответствовать требованиям цикла примерно 500-1000 раз. Что касается литий-воздушных батарей, Китайская академия наук также представила настоящий мономер литий-воздух. В настоящее время мономер может достигать 526 Втч / кг, и был исследован модуль воздушно-литиевой батареи 51 Ач, что составляет около 360 Втч / кг. В последние годы успехи пилотов в основном были связаны с аспектами аккумуляторов, в которых задействовано большое количество материалов, в том числе наноположительные материалы, анодные материалы, обработка поверхности раздела, а также высоковольтные электролиты и керамические диафрагмы. И всестороннее применение сепараторов с покрытием из твердого электролита. Вдобавок, как и в случае диагностики аккумуляторной батареи высокого уровня, упомянутого Учителем Донгом, мы создали вторую глобальную платформу межсетевого взаимодействия. Кроме того, г-н Хуанг также запустил современное оборудование для производства аккумуляторных батарей в провинции Гуандун, что, вероятно, является значительным прогрессом.

Наконец, позвольте мне вкратце сказать, что мы думаем, что в долгосрочной перспективе первая - это литий-ионная батарея третьего поколения, за которой следует твердотельная литиевая батарея. Конечной целью может стать твердотельный литий-воздушный аккумулятор. Это точка зрения Чена.

Страница содержит содержимое машинного перевода.