Чем Япония одержима твердотельными литий-ионными батареями

Некоторые компании и академические учреждения в Японии в ближайшие пять лет совместно разработают твердотельные литиевые батареи следующего поколения для электромобилей, чтобы применить их в автомобильной промышленности на новой энергии. Ожидается, что общий объем инвестиций в проект составит 10 миллиардов иен. Toyota, Panasonic и другие 23 автомобильные компании, компании по производству аккумуляторов и материалов, а также 15 академических институтов, таких как Киотский университет и Японский институт физической химии, примут участие в исследовании и планируют освоить всю твердотельную батарею к 2022 году. Связанные технологии.

Ранее консорциум Японского центра технологий и оценки литий-ионных аккумуляторов получил финансирование в размере 14 миллионов долларов от министерства экономики, промышленности и торговли с конечной целью совместной разработки батареи, способной поддерживать дальность действия 800 км к 2030 году.

Пока что в этом году отечественные компании и исследовательские институты сосредоточились на твердотельных литиевых батареях. Это заставляет задуматься, почему так много внимания уделяется технологии твердотельных аккумуляторов.

Выдающиеся преимущества технологии твердотельных аккумуляторов

Ранее глава автомобильного бизнеса Renault Норман де публично заявил, что твердотельные батареи - это новая надежда автомобильной промышленности, с точки зрения стоимости, плотности и термической стабильности, чем нынешние литий-ионные батареи, имеют огромное преимущество, будущее будет в основном применяется для электромобилей с длительным сроком службы.

Безопасность является одним из основных факторов развития твердотельных батарей в области аккумуляторных батарей. Диафрагма и электролит традиционных литий-ионных аккумуляторов. В соответствии с характеристиками материала электродов батареи дендриты лития могут появляться при работе под большими токами, пробивая диафрагму, что приводит к короткому замыканию и повреждению батареи; Электролит представляет собой органическую жидкость, и его склонность к побочным реакциям, окислительному разложению, образованию газа и горению при высоких температурах возрастает.

Кроме того, преимущества твердотельных батарей по сравнению с традиционными литий-ионными батареями также более очевидны:

Во-первых, твердотельные батареи тоньше и меньше при том же уровне энергии. В традиционных литий-ионных батареях диафрагма и электролит вместе занимают почти 40% объема и 20% массы батареи. Если вместо этого используются твердые электролиты, расстояние между электродами можно сократить до микронного уровня, что значительно уменьшит толщину батареи, поэтому технология полностью твердотельных аккумуляторов - единственный способ сделать батареи миниатюрными и тонкими.

Более того, общая толщина твердотельных батарей, полученных осаждением из паровой фазы, может составлять всего несколько десятков микрометров, поэтому их можно превратить в устройства очень малой мощности, которые можно интегрировать в поле MEMS (микроэлектромеханическая система). , тем самым облегчая аккумуляторные батареи. Новое малогабаритное интеллектуальное электронное оборудование, Реализация миниатюризации конечного продукта.

Во-вторых, твердотельные батареи легкие и обладают высокой плотностью энергии. После использования полностью твердых электролитов соответствующая материальная система литий-ионных батарей также изменится. Металлический литий можно использовать в качестве отрицательного электрода вместо графитового отрицательного электрода. Это может значительно уменьшить количество материала отрицательного электрода, в результате чего плотность энергии всей батареи значительно увеличится.

Следует отметить, что использование твердотельных батарей может решить проблемы совместимости многих новых высокоэффективных электродных материалов с существующими жидкостными электролитическими системами.

Принимая во внимание два вышеуказанных фактора, твердотельные батареи могут иметь большее увеличение плотности энергии, чем обычные литий-ионные батареи. К настоящему времени многие лаборатории смогли массово производить твердотельные батареи с плотностью энергии 300-400 Втч / кг в небольших масштабах.

Судя по данным о плотности энергии, твердотельные батареи позволяют людям более интуитивно понимать, что наш мобильный телефон и другие электронные продукты были обновлены с «одного дня в день» до «двух дней в день».

Твердотельная батарея: новое поле битвы за батарею новой энергии

Твердотельные батареи имеют более высокую плотность энергии, чем обычные литий-ионные батареи, и обладают большей мощностью и более длительным сроком службы, что является тенденцией для следующего поколения литий-ионных батарей, по мнению исследователей из многих национальных институтов ценных бумаг.

В настоящее время Китай также активно внедряет твердотельные батареи. В Плане действий по содействию развитию отрасли автомобильных аккумуляторов, выпущенном Министерством промышленности и информационных технологий и другими четырьмя министерствами и комиссиями, четко указано, что он увеличит инвестиции в исследования и разработку новых типов аккумуляторов, таких как твердотельные батареи. . По мере того, как гиганты вступают в игру, она будет способствовать технологическим прорывам и ускоряться, и ожидается, что промышленные приложения будут развиваться.

Многие отраслевые эксперты возлагают большие надежды на то, что твердотельные батареи станут новым поколением аккумуляторных технологий. По словам респондентов, ключом к новым энергетическим батареям является их способность работать на расстоянии более 500 км, что может привести к значительному увеличению проникновения на рынок. И это также будет в центре внимания китайских компаний и иностранных конкурентов.

Автор полагает, что твердотельные батареи станут новым полем битвы для конкуренции за новую энергию в стране и за рубежом. В прошлом году Volkswagen объявил, что сделает большой рывок в исследованиях твердотельных аккумуляторов. К 2030 году все его автомобили будут иметь электрические версии, и будет инвестировано 50 миллиардов евро в аккумуляторы для электромобилей и 20 миллиардов евро в электромобили. Volkswagen заявил, что уже планирует следующее поколение аккумуляторов для электромобилей - твердотельные батареи с пробегом более 1000 километров, которые будут массово производиться в 2025 году. В настоящее время первопроходцами в этой технологии в мире являются Германия, Япония и США. Штаты и Франция. Китайцы догоняют. В эпоху Ningde, ведущего производителя аккумуляторных батарей в Китае, соответствующие исследования и разработки проводились в направлении твердотельных аккумуляторов на основе полимеров и сульфидов, и был достигнут предварительный прогресс, и в целом были предложены предварительные технологические маршруты. масштабное производство.

Твердотельные батареи как будущее развитие литиевых батарей, ряд компаний по всему миру начали разрабатывать. Среди местных компаний, котирующихся на бирже, Guoxuan Hi-Tech заявила на платформе взаимодействия с инвесторами, что она разрабатывает твердотельные батареи и твердотельные электролиты. Компания Hengdian East Magnetic сообщила в опросе агентства, что в августе прошлого года она организует разработку твердотельных батарей и пробное производство трехходовых аккумуляторных батарей. По словам компании, твердотельная литиевая батарея компании в настоящее время находится на стадии тестирования, но прошла ряд сторонних тестов на безопасность.

Комментарии: твердотельные литиевые батареи станут будущим направлением развития аккумуляторов для электромобилей. Ранее в «Плане действий по содействию развитию отрасли производства автомобильных аккумуляторов», выпущенном Министерством промышленности и информационных технологий и другими четырьмя министерствами и комиссиями, четко указывалось, что он увеличит инвестиции в разработку новых литиевых энергетических систем, в том числе новые типы батарей, например твердотельные. Плотность энергии полностью твердотельных батарей как минимум в три раза выше, чем у современных традиционных литий-ионных батарей. В то же время время зарядки сокращается, и пробег увеличивается, а количество перезарядок и разрядов увеличивается, что делает аккумулятор более долговечным. Это тип аккумуляторной технологии с более светлым будущим.

Страница содержит содержимое машинного перевода.