By hoppt
Solid-state nga mga baterya: ang sunod nga henerasyon nga ruta sa baterya
Kaniadtong Mayo 14, sumala sa "The Korea Times" ug uban pang mga taho sa media, ang Samsung nagplano nga makigtambayayong sa Hyundai aron mapalambo ang mga de-koryenteng salakyanan ug maghatag mga baterya sa kuryente ug uban pang konektado nga mga piyesa sa awto alang sa mga de-koryenteng awto sa Hyundai. Gitagna sa media nga ang Samsung ug Hyundai sa dili madugay mopirma sa usa ka non-binding memorandum of understanding sa suplay sa baterya. Gikataho nga gipaila sa Samsung ang labing bag-o nga solid-state nga baterya sa Hyundai.
Sumala sa Samsung, kung ang prototype nga baterya niini hingpit nga na-charge, kini makatugot sa usa ka de-koryenteng awto nga makamaneho og sobra sa 800 kilometros sa usa ka higayon, nga adunay kinabuhi sa siklo sa baterya nga labaw sa 1,000 ka beses. Ang gidaghanon niini 50% nga mas gamay kaysa sa lithium-ion nga baterya nga parehas nga kapasidad. Tungod niini, ang mga solid-state nga baterya gikonsiderar nga labing angay nga mga baterya sa kuryente alang sa mga de-koryenteng salakyanan sa sunod nga napulo ka tuig.
Sa sayong bahin sa Marso 2020, ang Samsung Institute for Advanced Study (SAIT) ug Samsung Research Center of Japan (SRJ) nagpatik sa "High-energy long-cycling all-solid-state lithium metal batteries nga gipagana sa pilak" sa "Nature Energy" nga magasin. -Carbon composite anodes" nagpaila sa ilang pinakabag-o nga kalamboan sa natad sa solid-state nga mga baterya.
Kini nga baterya naggamit sa usa ka solid electrolyte, nga dili masunog sa taas nga temperatura ug mahimo usab nga makapugong sa pagtubo sa mga lithium dendrites aron malikayan ang mga short circuit. Dugang pa, kini naggamit sa usa ka silver-carbon (Ag-C) composite layer isip anode, nga makadugang sa energy density ngadto sa 900Wh/L, adunay taas nga cycle sa kinabuhi nga labaw pa sa 1000 cycles, ug taas kaayo nga coulombic efficiency (charge ug discharge efficiency) nga 99.8%. Mahimo kini nga magmaneho sa baterya pagkahuman sa usa ka bayad. Ang sakyanan mibiyahe ug 800 kilometros.
Bisan pa, ang SAIT ug SRJ nga nagpatik sa papel mga institusyon sa panukiduki sa siyensya kaysa sa Samsung SDI, nga nagpunting sa teknolohiya. Giklaro lang sa artikulo ang prinsipyo, istruktura, ug performance sa bag-ong baterya. Kini mao ang pasiuna nga gihukman nga ang baterya anaa pa sa laboratory stage ug maglisud sa pag-mass-produce sa mubo nga panahon.
Ang kalainan tali sa solid-state nga mga baterya ug sa tradisyonal nga liquid lithium-ion nga mga baterya mao nga ang solid electrolytes gigamit imbes nga mga electrolyte ug separator. Dili kinahanglan nga gamiton ang lithium-intercalated graphite anodes. Hinuon, ang metal lithium gigamit isip anode, nga nagpamenos sa gidaghanon sa mga materyales sa anode. Ang mga baterya sa kuryente nga adunay mas taas nga densidad sa enerhiya sa lawas (> 350Wh/kg) ug mas taas nga kinabuhi (> 5000 nga mga siklo), ingon man mga espesyal nga gimbuhaton (sama sa pagka-flexible) ug uban pang mga kinahanglanon.
Ang bag-ong sistema nga mga baterya naglakip sa solid-state batteries, lithium flow batteries, ug metal-air batteries. Ang tulo ka solid-state nga mga baterya adunay ilang mga bentaha. Ang mga polymer electrolyte mga organikong electrolyte, ug ang mga oxide ug sulfide mga dili organikong seramik nga electrolyte.
Sa pagtan-aw sa global nga solid-state nga mga kompanya sa baterya, adunay mga start-up, ug adunay usab mga internasyonal nga tiggama. Ang mga kompanya nag-inusara sa sistema sa electrolyte nga adunay lainlaing mga pagtuo, ug wala’y uso sa dagan sa teknolohiya o panagsama. Sa pagkakaron, ang pipila ka mga teknikal nga ruta duol sa mga kondisyon sa industriyalisasyon, ug ang dalan paingon sa automation sa solid-state nga mga baterya nagpadayon.
Gipalabi sa mga kompanya sa Europe ug Amerikano ang mga sistema sa polymer ug oxide. Ang kompanyang Pranses nga Bolloré nanguna sa pagkomersiyal sa polymer-based solid-state nga mga baterya. Niadtong Disyembre 2011, ang mga de-koryenteng sakyanan niini nga gipadagan sa 30kwh solid-state polymer nga mga baterya + electric double-layer capacitors misulod sa shared car market, nga maoy unang higayon sa kalibotan. Komersyal nga solid-state nga mga baterya alang sa mga EV.
Ang Sakti3, usa ka thin-film oxide solid-state battery manufacturer, naangkon sa British home appliance giant Dyson niadtong 2015. Kini ubos sa gasto sa thin-film nga pag-andam ug sa kalisud sa dinagkong produksyon, ug walay mass. produksyon nga produkto sa dugay nga panahon.
Ang plano ni Maxwell alang sa solid-state nga mga baterya mao ang pagsulod una sa gamay nga merkado sa baterya, paghimo og mass-produce niini sa 2020, ug gamiton kini sa natad sa pagtipig sa enerhiya sa 2022. Alang sa paspas nga komersyal nga aplikasyon, si Maxwell mahimo una nga maghunahuna sa pagsulay sa semi- lig-on nga mga baterya sa mubo nga termino. Bisan pa, ang mga semi-solid nga baterya mas mahal ug panguna nga gigamit sa partikular nga mga natad sa panginahanglan, nga nagpalisud sa mga dinagkong aplikasyon.
Ang mga non-thin-film oxide nga mga produkto adunay maayo kaayo nga kinatibuk-ang pasundayag ug karon popular sa pag-uswag. Ang Taiwan Huineng ug Jiangsu Qingdao mga ilado nga magdudula niini nga track.
Ang mga kompanya sa Hapon ug Korea mas pasalig sa pagsulbad sa mga problema sa industriyalisasyon sa sulfide system. Ang mga representante nga kompanya sama sa Toyota ug Samsung nagpadali sa ilang pag-deploy. Ang sulfide solid-state nga mga baterya (lithium-sulfur nga mga baterya) adunay dako nga potensyal sa pagpalambo tungod sa ilang taas nga densidad sa enerhiya ug ubos nga gasto. Taliwala kanila, ang teknolohiya sa Toyota mao ang labing abante. Gipagawas niini ang lebel sa ampere nga Demo nga mga baterya ug electrochemical performance. Sa samang higayon, gigamit usab nila ang LGPS nga adunay mas taas nga temperatura sa lawak nga conductivity isip electrolyte aron mag-andam og mas dako nga battery pack.
Ang Japan naglunsad og usa ka nasudnong programa sa panukiduki ug kalamboan. Ang labing gisaad nga alyansa mao ang Toyota ug Panasonic (Ang Toyota adunay dul-an sa 300 ka mga inhenyero nga nalambigit sa pagpalambo sa solid-state nga mga baterya). Giingon niini nga i-komersyal ang solid-state nga mga baterya sa sulod sa lima ka tuig.
Ang plano sa komersyalisasyon sa all-solid-state nga mga baterya nga gimugna sa Toyota ug NEDO nagsugod sa pagpalambo sa all-solid-state nga mga baterya (first-generation nga mga baterya) gamit ang kasamtangan nga LIB nga maayo ug makadaot nga mga materyales. Pagkahuman niana, mogamit kini bag-ong positibo ug negatibo nga mga materyales aron madugangan ang densidad sa enerhiya (mga baterya sa sunod nga henerasyon). Ang Toyota gilauman nga makahimo og mga prototype sa solid-state nga mga de-koryenteng mga sakyanan sa 2022, ug Kini mogamit sa solid-state nga mga baterya sa pipila ka mga modelo sa 2025. Sa 2030, ang densidad sa enerhiya mahimong moabot sa 500Wh/kg aron makab-ot ang mga aplikasyon sa mass production.
Gikan sa panan-aw sa mga patente, taliwala sa mga nanguna nga 20 nga mga aplikante sa patente alang sa solid-state nga lithium batteries, ang mga kompanya sa Japan nag-asoy sa 11. Ang Toyota nag-aplay alang sa kadaghanan, nga nakaabot sa 1,709, 2.2 ka beses nga sa ikaduha nga Panasonic. Ang nag-unang 10 nga mga kompanya kay ang tanan Japanese ug South Korean, lakip ang 8 sa Japan ug 2 sa South Korea.
Gikan sa panglantaw sa mga patente's global patent layout, ang Japan, United States, China, South Korea, ug Europe mao ang mga importanteng nasud o rehiyon. Dugang pa sa mga lokal nga aplikasyon, ang Toyota adunay labing mahinungdanon nga gidaghanon sa mga aplikasyon sa Estados Unidos ug China, nga nagkantidad sa 14.7% ug 12.9% sa kinatibuk-ang aplikasyon sa patente, matag usa.
Ang industriyalisasyon sa solid-state nga mga baterya sa akong nasud ubos usab sa kanunay nga pagsuhid. Sumala sa plano sa teknikal nga ruta sa China, sa 2020, Kini anam-anam nga makaamgo sa solid electrolyte, taas nga espesipikong enerhiya nga cathode nga materyal nga synthesis, ug tulo-ka-dimensional nga gambalay nga istruktura sa lithium alloy nga teknolohiya sa pagtukod. Kini makaila sa 300Wh/kg gamay nga kapasidad nga single battery sample manufacturing. Sa 2025, ang solid-state battery interface control technology makaamgo sa 400Wh/kg nga dako nga kapasidad nga single battery sample ug group technology. Gilauman nga ang solid-state nga mga baterya ug lithium-sulfur nga mga baterya mahimong maprodyus ug ma-promote sa 2030.
Ang sunod nga henerasyon nga mga baterya sa IPO fundraising project sa CATL naglakip sa solid-state nga mga baterya. Sumala sa mga taho sa NE Times, gilauman sa CATL nga makab-ot ang mass production sa solid-state nga mga baterya sa labing menos 2025.
Sa kinatibuk-an, ang teknolohiya sa sistema sa polimer mao ang labing hamtong, ug ang una nga produkto nga lebel sa EV natawo. Ang konseptwal ug tan-awon nga kinaiya niini nagpahinabo sa pagpadali sa pagpamuhunan sa panukiduki ug pag-uswag sa mga ulahi nga nangabot, apan ang taas nga limitasyon sa pasundayag nagpugong sa pagtubo, ug ang pagsagol sa dili organikong solidong mga electrolyte mahimong posible nga solusyon sa umaabot; oksihenasyon; Sa materyal nga sistema, ang pag-uswag sa mga tipo sa manipis nga pelikula gipunting sa pagpalapad sa kapasidad ug dako nga produksiyon, ug ang kinatibuk-ang pasundayag sa dili mga tipo sa pelikula mas maayo, nga mao ang pokus sa karon nga panukiduki ug pag-uswag; Ang sulfide system mao ang labing gisaad nga solid-state nga sistema sa baterya sa natad sa mga de-koryenteng salakyanan, Apan sa usa ka polarized nga sitwasyon nga adunay dako nga lawak alang sa pagtubo ug immature nga teknolohiya, ang pagsulbad sa mga isyu sa seguridad ug mga isyu sa interface mao ang focus sa umaabot.
Ang mga hagit nga giatubang sa solid-state nga mga baterya kasagaran naglakip sa:
Ang lithium-sulfur nga mga baterya, lithium-air, ug uban pang mga sistema kinahanglan nga ilisan ang tibuok nga frame sa istruktura sa baterya, ug adunay mas daghang mga problema. Ang positibo ug negatibo nga mga electrodes sa solid-state nga mga baterya mahimong magpadayon sa paggamit sa kasamtangan nga sistema, ug ang kalisud sa pagkaamgo gamay ra. Isip sunod nga henerasyon nga teknolohiya sa baterya, ang solid-state nga mga baterya adunay mas taas nga kaluwasan ug densidad sa enerhiya ug mahimong bugtong paagi sa post-lithium nga panahon.
tubag sa sulod sa 6 ka oras, bisan unsa nga mga pangutana mao ang welcome!
