Кто может быть «Спасителем»? Твердотельные батареи также

Согласно China Business News, в середине этого месяца Джеймс Дайсон, изобретатель пылесосов и основатель Dyson, инвестировал свои первые 15 миллионов долларов в компанию по производству твердотельных аккумуляторов Sakti3, последнюю. Компания по производству аккумуляторов, основанная в 2007 году.

По словам Дайсона, твердотельная батарея, разработанная Sakti3, будет иметь удельную энергию 1100 Вт / л. Не только Dyson, за последние несколько лет компания Sakti3 также получила инвестиции от таких компаний, как General Motors.

Ограничение срока службы жидких батарей

С момента внедрения в электронные устройства литий-ионных батарей, содержащих жидкие электролиты, в электронных устройствах в 1991 году, жидкие литиевые батареи стали одним из наиболее зрелых и широко используемых технических решений, но, по мнению Джеймса Дайсона, «технология батарей столкнулась с определенными узкими местами»

Например, Apple Watch, которые еще не попали в список, были оплеваны. За ценой в 128000 юаней время автономной работы, которое, по мнению общественности, должно быть увеличено, не привело к значительному прорыву, всего 18 часов. «Цена этого обновления, могу только сказать, что покупка чувства ...» Чистая помощь друга, «с ценой на машину, чтобы купить часы, пьяный, и каждый день, чтобы подзарядить Ох».

В самом деле, не только носимые устройства, в том числе умные дома, но и некогда популярный новичок в автомобилях с новой энергией Tesla, ставится под сомнение из-за недостатков времени автономной работы. Хотя его внешний вид достаточно крутой, концепция защиты окружающей среды также достаточно модна, но даже если пробег достигает 500 км без автомобиля, как только батарея разряжается, двигаться действительно сложно. Однако основатель и генеральный директор Tesla Маск также невиновен. Отсутствие пробега аккумулятора - первая проблема, которую промышленность не может решить. Более того, среди всех автомобилей на новой энергии Tesla уже является рекордсменом по пробегу.

Пожалуй, одна из самых важных проблем, сдерживающих развитие электронной промышленности сегодня, - это не технология самого продукта, а увеличение срока службы батарей. Так почему же жидкие литиевые батареи не могут иметь более длинный диапазон?

Продолжительность работы батареи в большой степени зависит от емкости аккумуляторов энергии, то есть плотности энергии на единицу объема. Чтобы увеличить удельную удельную энергию батареи, один из них заключается в увеличении рабочего напряжения, а другой - в увеличении удельной энергии материала электрода. Когда рабочее напряжение может быть только в фиксированной области, плотность энергии батареи может быть увеличена только за счет плотности энергии материала электрода. Другими словами, разработка литиевых батарей следует закону «одно поколение материалов - одно поколение батарей». Существующие материалы положительного электрода литиевой батареи обычно включают литий-кобальт, литий-марганец, фосфат лития-железа и тройные материалы, в то время как материалы отрицательного электрода обычно представляют собой графит, твердый / мягкий углерод, титанат лития и материалы отрицательного электрода из сплава. Площадь раскопок невелика.

Это означает значительное увеличение ассортимента литий-ионных аккумуляторов, если только в материале электродов не будут найдены новые альтернативы.

Инновации в твердотельных батареях

Однако, поскольку плотность энергии жидких литиевых батарей в настоящее время существенно не улучшилась, существует ли другая более выгодная технология батарей, которая могла бы ее заменить?

Согласно Bloomberg News, генеральный директор Volkswagen Мартин Винтеркорн заявил на пресс-конференции в Штутгарте, что Volkswagen планирует в первой половине этого года принять решение о разработке новых аккумуляторов от американского стартапа QuantumScape. Технологии, используемые в электромобилях Volkswagen

Благодаря технологии твердотельных аккумуляторов VW будет иметь запас хода в 700 километров, что больше, чем у моделей Tesla и всех существующих транспортных средств на новой энергии. Возможно, из-за этого еще в декабре 2014 года Volkswagen приобрел около 5% вышеупомянутой компании QuantumScape.

На самом деле, это не только публика. Еще в 2010 году Toyota представила твердотельные батареи с запасом хода более 1000 км. Усилия, включая QuantumScape и Sakti3, также пытаются заменить традиционные жидкие литиевые батареи твердыми батареями.

Электролит твердой батареи находится в твердом состоянии, а его плотность и структура позволяют большему количеству заряженных ионов собираться на одном конце, чтобы проводить больший ток, что, в свою очередь, увеличивает емкость батареи. Таким образом, при том же количестве электричества объем твердой ячейки станет меньше. Мало того, из-за отсутствия электролитов в твердотельных батареях, хранение станет проще. При использовании на большом оборудовании, таком как автомобили, нет необходимости добавлять дополнительные охлаждающие трубки, электронные элементы управления и т. Д., Что не только экономит затраты, но и эффективно снижает вес.

Согласно официальному названию, Sakti3 производит батареи с плотностью энергии 1100 ватт-часов на литр, что почти вдвое превышает удельную энергию существующих литий-ионных батарей. Кевин Джонс, эксперт по аккумуляторным батареям и профессор материаловедения в Университете Флориды, считает, что если аккумулятор может хранить столько же электроэнергии, сколько Sakti3, стоимость покупки и использования электромобиля может быть такой же, как и у обычного автомобиля.

А у твердотельных батарей есть еще одно преимущество - они не взрываются и не загораются при повреждении в результате аварии. До этого именно из-за частых возгораний аккумуляторов и других неисправностей Фиск, а также Tesla в транспортных средствах на новой энергии обанкротились и медленно исчезли.

Путь к коммерциализации долог

Avestor Canada также пыталась разработать твердотельные литиевые батареи и в конце концов объявила о банкротстве в 2006 году. Avestor использует полимерный сепаратор вместо жидкого электролита в батарее, но это не решило проблему безопасности. В Северной Америке произошло несколько инцидентов, связанных с возгоранием или взрывом аккумуляторных батарей.

Твердотельные батареи Sakti3 производятся с использованием технологии осаждения тонкой пленки, которая также широко используется в плоских дисплеях и производстве фотоэлектрических солнечных элементов. «Батарея разделена пополам или батарея помещена в среду с высокой температурой. Но батареи могут продолжать работать». По ее мнению, твердотельные батареи Sakti3 полностью безопасны.

Но Toyota не видит в технологии твердотельных аккумуляторов единственного пути развития новой энергии, вскоре после того, как она представила свой первый серийный автомобиль на водородных топливных элементах.

«Твердотельные батареи могут быть одной из будущих тенденций в аккумуляторных технологиях, но, возможно, не лучшими». Технические специалисты вышеупомянутых компаний по производству новой энергии сообщили репортерам, что «включая топливные элементы, суперконденсаторы, алюминиевые воздушные элементы и магний. у аккумуляторов больше концептуального пространства для разработки, и, в конце концов, это зависит от того, какой маршрут будет развиваться быстрее и точнее ».

Возможно, самый большой тест - это цена. Подразумевается, что стоимость жидких литиевых батарей составляет от 200 до 300 долларов США за киловатт-час. Если использовать существующие технологии для производства твердых аккумуляторов, достаточных для питания смартфонов, стоимость достигнет 15 000 долларов США, а стоимость твердых аккумуляторов, которых достаточно для питания автомобилей, будет еще выше. Стоимость составляет 90 миллионов долларов США.

По словам Састри, важной причиной высокой стоимости твердотельных батарей является их неэффективность. По плану Састри, Sakti3 в конечном итоге снизит стоимость батарей до 100 долларов за киловатт-час, но она не назвала окончательный срок.

Со времен теории твердотельные батареи не были новой концепцией, но с годами исследования и разработки не продвигались так быстро, как ожидалось. Подобно литий-ионным батареям, в 1970-х годах концепции и экспериментальная сертификация развивались параллельно, но реальное массовое использование было уже в конце 20-го века.

Страница содержит содержимое машинного перевода.