Batris cyflwr solet: llwybr batri'r genhedlaeth nesaf

Batris cyflwr solet: llwybr batri'r genhedlaeth nesaf

Ar Fai 14, yn ôl "The Korea Times" ac adroddiadau cyfryngau eraill, mae Samsung yn bwriadu cydweithredu â Hyundai i ddatblygu cerbydau trydan a darparu batris pŵer a rhannau ceir cysylltiedig eraill ar gyfer cerbydau trydan Hyundai. Mae'r cyfryngau yn rhagweld y bydd Samsung a Hyundai yn arwyddo memorandwm cyd-ddealltwriaeth nad yw'n rhwymol ar gyflenwad batri yn fuan. Dywedir bod Samsung wedi cyflwyno ei batri cyflwr solet diweddaraf i Hyundai.

Yn ôl Samsung, pan fydd ei batri prototeip wedi'i wefru'n llawn, gall ganiatáu i gar trydan yrru mwy na 800 cilomedr ar y tro, gyda bywyd cylch batri o fwy na 1,000 o weithiau. Mae ei gyfaint 50% yn llai na batri lithiwm-ion o'r un gallu. Am y rheswm hwn, ystyrir mai batris cyflwr solet yw'r batris pŵer mwyaf addas ar gyfer cerbydau trydan yn y deng mlynedd nesaf.

Yn gynnar ym mis Mawrth 2020, cyhoeddodd Samsung Institute for Advanced Study (SAIT) a Samsung Research Centre of Japan (SRJ) "Batris metel lithiwm holl-wladwriaeth ynni-hir beicio hir wedi'u galluogi gan arian" yn y cylchgrawn "Nature Energy". -Carbon anodes cyfansawdd" cyflwyno eu datblygiad diweddaraf ym maes batris cyflwr solet.

Mae'r batri hwn yn defnyddio electrolyt solet, nad yw'n fflamadwy ar dymheredd uchel a gall hefyd atal twf dendritau lithiwm er mwyn osgoi tyllu cylchedau byr. Yn ogystal, mae'n defnyddio haen gyfansawdd arian-carbon (Ag-C) fel yr anod, a all gynyddu'r dwysedd ynni i 900Wh / L, mae ganddo fywyd beicio hir o fwy na 1000 o gylchoedd, ac effeithlonrwydd coulombig uchel iawn (tâl). ac effeithlonrwydd rhyddhau) o 99.8%. Gall yrru'r batri ar ôl un taliad. Teithiodd y car 800 cilomedr.

Fodd bynnag, mae'r SAIT a SRJ a gyhoeddodd y papur yn sefydliadau ymchwil wyddonol yn hytrach na Samsung SDI, sy'n canolbwyntio ar dechnoleg. Mae'r erthygl yn egluro egwyddor, strwythur a pherfformiad y batri newydd yn unig. Bernir yn rhagarweiniol fod y batri yn dal yn y cyfnod labordy ac y bydd yn anodd ei fasgynhyrchu mewn cyfnod byr.

Y gwahaniaeth rhwng batris cyflwr solet a batris lithiwm-ion hylif traddodiadol yw bod electrolytau solet yn cael eu defnyddio yn lle electrolytau a gwahanyddion. Nid oes angen defnyddio anodau graffit lithiwm-intercalated. Yn lle hynny, defnyddir lithiwm metel fel yr anod, sy'n lleihau nifer y deunyddiau anod. Batris pŵer gyda dwysedd ynni corff uwch (> 350Wh / kg) a bywyd hirach (> 5000 o gylchoedd), yn ogystal â swyddogaethau arbennig (fel hyblygrwydd) a gofynion eraill.

Mae'r batris system newydd yn cynnwys batris cyflwr solet, batris llif lithiwm, a batris metel-aer. Mae gan y tri batris cyflwr solet eu manteision. Mae electrolytau polymerau yn electrolytau organig, ac mae ocsidau a sulfidau yn electrolytau ceramig anorganig.

O edrych ar y cwmnïau batri cyflwr solet byd-eang, mae yna fusnesau newydd, ac mae yna weithgynhyrchwyr rhyngwladol hefyd. Mae'r cwmnïau ar eu pennau eu hunain yn y system electrolyte gyda gwahanol gredoau, ac nid oes unrhyw duedd o lif neu integreiddio technoleg. Ar hyn o bryd, mae rhai llwybrau technegol yn agos at amodau diwydiannu, ac mae'r ffordd i awtomeiddio batris cyflwr solet wedi bod ar y gweill.

Mae'n well gan gwmnïau Ewropeaidd ac America systemau polymer ac ocsid. Cymerodd y cwmni Ffrengig Bolloré yr awenau wrth fasnacheiddio batris cyflwr solet polymer. Ym mis Rhagfyr 2011, aeth ei gerbydau trydan sy'n cael eu pweru gan batris polymer cyflwr solet 30kwh + cynwysorau haen dwbl trydan i mewn i'r farchnad ceir a rennir, sef y tro cyntaf yn y byd. Batris cyflwr solet masnachol ar gyfer cerbydau trydan.

Cafodd Sakti3, gwneuthurwr batri cyflwr solet ffilm tenau, ei gaffael gan y cawr offer cartref Prydeinig Dyson yn 2015. Mae'n amodol ar gost paratoi ffilm denau ac anhawster cynhyrchu ar raddfa fawr, ac ni fu unrhyw fàs. cynnyrch cynhyrchu am amser hir.

Cynllun Maxwell ar gyfer batris cyflwr solet yw mynd i mewn i'r farchnad batris bach yn gyntaf, eu masgynhyrchu yn 2020, a'u defnyddio ym maes storio ynni yn 2022. Er mwyn cymhwyso masnachol cyflym, efallai y bydd Maxwell yn gyntaf yn ystyried ceisio lled-. batris solet yn y tymor byr. Er hynny, mae batris lled-solet yn ddrutach ac fe'u defnyddir yn bennaf mewn meysydd galw penodol, gan wneud cymwysiadau ar raddfa fawr yn anodd.

Mae gan gynhyrchion ocsid nad ydynt yn denau berfformiad cyffredinol rhagorol ac maent yn boblogaidd yn cael eu datblygu ar hyn o bryd. Mae Taiwan Huineng a Jiangsu Qingdao yn chwaraewyr adnabyddus ar y trac hwn.

Mae cwmnïau Japaneaidd a Corea yn fwy ymroddedig i ddatrys problemau diwydiannu'r system sylffid. Mae cwmnïau cynrychioliadol fel Toyota a Samsung wedi cyflymu eu defnydd. Mae gan fatris cyflwr solet sylffid (batris lithiwm-sylffwr) botensial datblygu aruthrol oherwydd eu dwysedd ynni uchel a'u cost isel. Yn eu plith, technoleg Toyota yw'r mwyaf datblygedig. Rhyddhaodd batris Demo lefel ampere a pherfformiad electrocemegol. Ar yr un pryd, maent hefyd yn defnyddio LGPS â dargludedd tymheredd ystafell uwch fel yr electrolyt i baratoi pecyn batri mwy.

Mae Japan wedi lansio rhaglen ymchwil a datblygu ledled y wlad. Y gynghrair fwyaf addawol yw Toyota a Panasonic (mae gan Toyota bron i 300 o beirianwyr sy'n ymwneud â datblygu batris cyflwr solet). Dywedodd y byddai'n masnacheiddio batris cyflwr solet o fewn pum mlynedd.

Mae'r cynllun masnacheiddio ar gyfer batris pob cyflwr solet a ddatblygwyd gan Toyota a NEDO yn dechrau gyda datblygu batris cyflwr holl-solet (batris cenhedlaeth gyntaf) gan ddefnyddio deunyddiau bywiog a niweidiol LIB sy'n bodoli eisoes. Ar ôl hynny, bydd yn defnyddio deunyddiau cadarnhaol a negyddol newydd i gynyddu'r dwysedd ynni (batris cenhedlaeth nesaf). Disgwylir i Toyota gynhyrchu prototeipiau o gerbydau trydan cyflwr solet yn 2022, a bydd yn defnyddio batris cyflwr solet mewn rhai modelau yn 2025. Yn 2030, gall y dwysedd ynni gyrraedd 500Wh/kg i gyflawni cymwysiadau cynhyrchu màs.

O safbwynt patentau, ymhlith yr 20 ymgeisydd patent uchaf ar gyfer batris lithiwm cyflwr solet, roedd cwmnïau Japaneaidd yn cyfrif am 11. Gwnaeth Toyota gais am y mwyaf, gan gyrraedd 1,709, 2.2 gwaith yn fwy na'r ail Panasonic. Mae'r 10 cwmni gorau i gyd yn Japaneaidd a De Corea, gan gynnwys 8 yn Japan a 2 yn Ne Korea.

O safbwynt cynllun patent byd-eang y patent, Japan, yr Unol Daleithiau, Tsieina, De Korea ac Ewrop yw'r gwledydd neu'r rhanbarthau allweddol. Yn ogystal â cheisiadau lleol, mae gan Toyota y nifer mwyaf arwyddocaol o geisiadau yn yr Unol Daleithiau a Tsieina, gan gyfrif am 14.7% a 12.9% o gyfanswm y ceisiadau patent, yn y drefn honno.

Mae diwydiannu batris cyflwr solet yn fy ngwlad hefyd yn cael ei archwilio'n gyson. Yn ôl cynllun llwybr technegol Tsieina, yn 2020, bydd yn sylweddoli'n raddol electrolyt solet, synthesis deunydd catod ynni penodol uchel, a strwythur fframwaith tri dimensiwn technoleg adeiladu aloi lithiwm. Bydd yn cydnabod gweithgynhyrchu sampl batri sengl gallu bach 300Wh/kg. Yn 2025, bydd technoleg rheoli rhyngwyneb batri cyflwr solet yn gwireddu sampl batri sengl gallu mawr a thechnoleg grŵp 400Wh / kg. Disgwylir y bydd batris cyflwr solet a batris lithiwm-sylffwr yn cael eu masgynhyrchu a'u hyrwyddo yn 2030.

Mae'r batris cenhedlaeth nesaf ym mhrosiect codi arian IPO CATL yn cynnwys batris cyflwr solet. Yn ôl adroddiadau NE Times, mae CATL yn disgwyl cyflawni cynhyrchiad màs o fatris cyflwr solet erbyn o leiaf 2025.

Ar y cyfan, y dechnoleg system bolymer yw'r mwyaf aeddfed, ac mae'r cynnyrch lefel EV cyntaf yn cael ei eni. Mae ei natur gysyniadol a blaengar wedi sbarduno cyflymiad buddsoddiad mewn ymchwil a datblygu gan hwyrddyfodiaid, ond mae terfyn uchaf perfformiad yn cyfyngu ar dwf, a bydd cyfuno ag electrolytau solet anorganig yn ateb posibl yn y dyfodol; ocsidiad; Yn y system ddeunydd, mae datblygu mathau o ffilmiau tenau yn canolbwyntio ar ehangu gallu a chynhyrchu ar raddfa fawr, ac mae perfformiad cyffredinol mathau nad ydynt yn ffilmiau yn well, sef ffocws ymchwil a datblygiad cyfredol; system sylffid yw'r system batri cyflwr solet mwyaf addawol ym maes cerbydau trydan, Ond mewn sefyllfa polariaidd gyda lle enfawr ar gyfer twf a thechnoleg anaeddfed, datrys materion diogelwch a materion rhyngwyneb yw ffocws y dyfodol.

Mae'r heriau a wynebir gan fatris cyflwr solet yn bennaf yn cynnwys:

• Lleihau costau.
• Gwella diogelwch electrolytau solet.
• Cynnal cysylltiad rhwng electrodau ac electrolytau wrth godi tâl a gollwng.

Mae angen i batris lithiwm-sylffwr, lithiwm-aer, a systemau eraill ddisodli'r ffrâm strwythur batri cyfan, ac mae problemau mwy a mwy sylweddol. Gall electrodau positif a negyddol batris cyflwr solet barhau i ddefnyddio'r system gyfredol, ac mae'r anhawster gwireddu yn gymharol fach. Fel y dechnoleg batri cenhedlaeth nesaf, mae gan fatris cyflwr solet ddiogelwch uwch a dwysedd ynni uwch a dyma'r unig ffordd yn yr oes ôl-lithiwm.