Анализ преимуществ твердотельных литиевых батарей

В последние годы многие автопроизводители раскрыли планы по созданию электромобилей на основе твердотельных аккумуляторов. Например, «Fisker подал заявку на патент на твердотельную литиевую батарею с максимальным сроком службы 800 км и зарядкой в 1 минуту», «Volkswagen планирует разработать твердотельную батарею на 1000 км» и другие новости являются обычным явлением. Какая мощность у твердотельных аккумуляторов? Насколько это далеко от практического применения? Поговорим более конкретно о состоянии и перспективах твердотельных аккумуляторов.

В чем преимущества твердотельных батарей

В настоящее время глобальная конкуренция за силовые элементы становится все более жесткой. Хотя китайские компании воспользовались преимуществом рыночного масштаба в этом раунде конкуренции, такие компании, как Европа, США, Япония и Южная Корея, уже готовятся к следующему этапу и являются потенциальными сильными конкурентами. Многие эксперты высказывали предложения о том, чтобы обратить внимание на разработку твердотельных батарей. Хотя твердотельные батареи все еще находятся на экспериментальной стадии, до индустриализации еще есть определенный период. Однако, чтобы захватить командные высоты будущего развития, компании поспешили разработать твердотельные батареи, и рыночный спрос или продвижение производства твердотельных батарей заблаговременно.

Согласно техническим целям, поставленным в документе «Сделано в Китае 2025», удельная энергия литиевых батарей достигнет 300 Втч / кг в 2020 году, 400 Втч / кг в 2025 году и 500 Втч / кг в 2030 году. материалы отрицательного электрода из тройного никеля + кремнезема, плотность энергии существующей литиевой батареи трудно превысить 300 Вт / кг. Плотность энергии твердотельных литиевых батарей примерно в 2,5–3 раза выше, чем у традиционных литиевых батарей, и это исключает потенциальные опасности возгорания, такие как разрыв батареи или высокая температура.

Цельнотвердый литиевый аккумулятор имеет очень высокий уровень безопасности. Его твердый электролит негорючий, некоррозионный, нелетучий и негерметичный. В то же время он также преодолевает явление дендрита лития. Вероятность самовоспламенения автомобиля, оснащенного полностью твердотельным литиевым аккумулятором, будет значительно снижена.

Электролитические материалы - это основа технологии твердотельных литиевых батарей. В настоящее время исследования твердых электролитов в основном сосредоточены на трех основных типах материалов: полимерах, оксидах и сульфидах. Полимер обладает хорошими высокотемпературными характеристиками и поступил в продажу. Оксидный цикл имеет хорошие характеристики и подходит для тонкопленочной гибкой структуры; Сульфид имеет самую высокую проводимость и является основным направлением в будущем.

Поскольку у твердотельных батарей так много преимуществ, почему бы не продвигать их? Это связано с тем, что твердые электролиты обладают высоким сопротивлением, и еще предстоит решить некоторые проблемы с точки зрения удельной мощности. Начать необходимо с твердых электролитов и материалов положительных и отрицательных электродов. Существует множество проблем, связанных с проводимостью, дублированием батарей, эффективностью производства батарей и контролем затрат. Как только эти проблемы будут эффективно решены, в будущем, несомненно, начнется новая революция в области аккумуляторных батарей.

В общем развитии твердотельных батарей электролиты могут следовать по пути от жидкого, полутвердого, твердого к твердому и, наконец, к твердому. Автор считает, что использование положительного электрода с высоким содержанием никеля + квазитвердый электролит + отрицательный электрод из кремниевого углерода для достижения 300 Вт · ч / кг к 2020 г., а также использование положительного электрода с высоким содержанием лития + твердый электролит + металлический кремний-литиевый отрицательный электрод. батарея должна достичь 400 Вт / кг к 2025 году, топливно-литиевая / воздушная батарея - 500 Вт / кг к 2030 году.

Страница содержит содержимое машинного перевода.