By hoppt
Szilárdtest akkumulátorok: a következő generációs akkumulátorút
Május 14-én a "The Korea Times" és más médiajelentések szerint a Samsung azt tervezi, hogy együttműködik a Hyundaival, hogy elektromos járműveket fejlesszen ki, valamint akkumulátorokat és egyéb kapcsolódó autóalkatrészeket biztosítson a Hyundai elektromos járművekhez. A média előrejelzése szerint a Samsung és a Hyundai hamarosan aláír egy nem kötelező erejű szándéknyilatkozatot az akkumulátorellátásról. A hírek szerint a Samsung bemutatta legújabb szilárdtest akkumulátorát a Hyundainak.
A Samsung szerint prototípusakkumulátora teljesen feltöltött állapotban több mint 800 kilométert tesz lehetővé egy elektromos autó számára, az akkumulátor élettartama pedig meghaladja az 1,000-szeresét. A térfogata 50%-kal kisebb, mint egy azonos kapacitású lítium-ion akkumulátoré. Emiatt a szilárdtest akkumulátorokat tartják a legalkalmasabb akkumulátornak az elektromos járművekhez a következő tíz évben.
2020 márciusának elején a Samsung Institute for Advanced Study (SAIT) és a Samsung Research Center of Japan (SRJ) a Nature Energy magazinban közzétette a „Nagy energiájú, hosszú ciklusú, szilárdtest lítium fém akkumulátorok ezüsttel való működését” címmel. -Szén kompozit anódok" bemutatták legújabb fejlesztésüket a szilárdtest akkumulátorok területén.
Ez az akkumulátor szilárd elektrolitot használ, amely nem gyúlékony magas hőmérsékleten, és gátolhatja a lítium-dendritek növekedését is, hogy elkerülje a szúrásos rövidzárlatokat. Ezenkívül egy ezüst-szén (Ag-C) kompozit réteget használ anódként, amely 900 Wh/L-re növelheti az energiasűrűséget, hosszú, több mint 1000 ciklusos élettartammal és nagyon magas coulombikus hatásfokkal (töltés) rendelkezik. és kisülési hatásfok) 99.8%. Egyetlen fizetés után képes meghajtani az akkumulátort. Az autó 800 kilométert tett meg.
A tanulmányt kiadó SAIT és SRJ azonban tudományos kutatóintézetek, nem pedig a technológiára összpontosító Samsung SDI. A cikk csak az új akkumulátor elvét, szerkezetét és teljesítményét tisztázza. Az előzetes megítélés szerint az akkumulátor még laboratóriumi stádiumban van, és rövid időn belül nehéz lesz sorozatgyártása.
A szilárdtest akkumulátorok és a hagyományos folyékony lítium-ion akkumulátorok közötti különbség az, hogy elektrolitok és szeparátorok helyett szilárd elektrolitokat használnak. Nem szükséges lítiummal interkalált grafit anódokat használni. Ehelyett fém-lítiumot használnak anódként, ami csökkenti az anódanyagok számát. Nagyobb testenergia-sűrűséggel (>350Wh/kg) és hosszabb élettartammal (>5000 ciklus), valamint speciális funkciókkal (pl. rugalmasság) és egyéb követelményekkel rendelkező akkumulátorok.
Az új rendszerelemek szilárdtest akkumulátorokat, lítium áramlási akkumulátorokat és fém-levegő akkumulátorokat tartalmaznak. A három szilárdtest akkumulátornak megvannak a maga előnyei. A polimer elektrolitok szerves elektrolitok, az oxidok és szulfidok pedig szervetlen kerámia elektrolitok.
Ha a globális szilárdtest-akkumulátor-cégeket nézzük, vannak induló vállalkozások, és vannak nemzetközi gyártók is. A vállalatok egyedül vannak az elektrolitrendszerben, eltérő meggyőződéssel, és nincs technológiai áramlási vagy integrációs trend. Jelenleg néhány műszaki út közel áll az iparosodás feltételeihez, és folyamatban van a szilárdtest akkumulátorok automatizálása felé vezető út.
Az európai és amerikai cégek a polimer és oxid rendszereket részesítik előnyben. A francia Bolloré cég átvette a vezetést a polimer alapú szilárdtest akkumulátorok kereskedelmi forgalomba hozatalában. 2011 decemberében 30 kWh-s szilárdtest polimer akkumulátorokkal + elektromos kétrétegű kondenzátorokkal hajtott elektromos járművei beléptek a megosztott autópiacra, ami a világon először történt. Kereskedelmi szilárdtest akkumulátorok elektromos járművekhez.
A Sakti3 vékonyréteg-oxid szilárdtest-akkumulátorokat gyártó céget 2015-ben vásárolta meg a brit háztartási gép-óriás, a Dyson. A vékonyréteg-előkészítés költsége és a nagyüzemi gyártás nehézségeibe ütközik, tömeges nem volt. gyártási termék hosszú ideig.
A Maxwell szilárdtest-akkumulátorokkal kapcsolatos terve az, hogy először lép be a kisméretű akkumulátorok piacára, 2020-ban sorozatban gyártja őket, majd 2022-ben az energiatárolás területén használja őket. A gyors kereskedelmi alkalmazás érdekében Maxwell először megfontolhatja, hogy megpróbálja a félig akkumulátorokat. szilárd akkumulátorok rövid távon. Ennek ellenére a félszilárd akkumulátorok drágábbak, és elsősorban bizonyos keresleti területeken használják őket, ami megnehezíti a nagyszabású alkalmazásokat.
A nem vékonyrétegű oxid termékek kiváló általános teljesítményt nyújtanak, és jelenleg népszerűek a fejlesztés során. Tajvan Huineng és Jiangsu Qingdao is jól ismert játékosok ezen a pályán.
A japán és koreai cégek elkötelezettebbek a szulfidrendszer iparosítási problémáinak megoldása iránt. Az olyan reprezentatív cégek, mint a Toyota és a Samsung felgyorsították a bevezetésüket. A szulfid szilárdtest akkumulátorok (lítium-kén akkumulátorok) nagy energiasűrűségük és alacsony költségük miatt kolosszális fejlesztési potenciállal rendelkeznek. Közülük a Toyota technológiája a legfejlettebb. Amperszintű Demo akkumulátorokat és elektrokémiai teljesítményt adott ki. Ugyanakkor magasabb szobahőmérsékletű vezetőképességű LGPS-t is használtak elektrolitként egy nagyobb akkumulátorcsomag elkészítéséhez.
Japán országos kutatási és fejlesztési programot indított. A legígéretesebb szövetség a Toyota és a Panasonic (a Toyotának közel 300 mérnöke vesz részt a szilárdtest akkumulátorok fejlesztésében). Azt mondta, hogy öt éven belül kereskedelmi forgalomba hozza a szilárdtest akkumulátorokat.
A Toyota és a NEDO által kifejlesztett szilárdtest akkumulátorok kereskedelmi forgalomba hozatali terve a szilárdtest akkumulátorok (első generációs akkumulátorok) fejlesztésével kezdődik, a meglévő LIB optimista és káros anyagok felhasználásával. Ezt követően új pozitív és negatív anyagokat használ az energiasűrűség növelésére (új generációs akkumulátorok). A Toyota várhatóan 2022-ben gyártja majd a szilárdtestalapú elektromos járművek prototípusait, 2025-ben pedig egyes modellekben szilárdtest-akkumulátorokat fog használni. 2030-ban az energiasűrűség elérheti az 500 Wh/kg-ot a tömeggyártási alkalmazások eléréséhez.
A szabadalmak szempontjából a szilárdtest-lítium akkumulátorok 20 legnagyobb szabadalmi kérelmezője között a japán vállalatok 11-et tettek ki. A legtöbbet a Toyota pályázta meg, 1,709-et, ami 2.2-szerese a második Panasonicénak. A top 10 cég mind japán és dél-koreai, köztük 8 Japánban és 2 Dél-Koreában.
A szabadalmazottak globális szabadalmi elrendezése szempontjából Japán, az Egyesült Államok, Kína, Dél-Korea és Európa a legfontosabb országok vagy régiók. A helyi bejelentések mellett a Toyota az Egyesült Államokban és Kínában nyújtja be a legtöbb bejelentést, az összes szabadalmi bejelentés 14.7%-át, illetve 12.9%-át.
Hazámban a szilárdtest-akkumulátorok iparosítása is folyamatos kutatás alatt áll. Kína műszaki útvonaltervének megfelelően 2020-ban fokozatosan megvalósítja a szilárd elektrolit, a nagy fajlagos energiájú katód anyagszintézisét és a háromdimenziós keretszerkezet lítiumötvözet építési technológiáját. Felismeri a 300 Wh/kg kis kapacitású, egyetlen akkumulátorminta gyártását. 2025-ben a szilárdtest-akkumulátor interfész vezérlési technológia 400 Wh/kg-os nagy kapacitású egy akkumulátor minta- és csoporttechnológiát valósít meg. A szilárdtest-akkumulátorok és a lítium-kén akkumulátorok tömeggyártása és népszerűsítése 2030-ban várható.
A CATL IPO adománygyűjtő projektjének következő generációs akkumulátorai között szilárdtest akkumulátorok is szerepelnek. Az NE Times jelentései szerint a CATL arra számít, hogy legalább 2025-re eléri a szilárdtest akkumulátorok tömeggyártását.
Összességében a polimer rendszer technológia a legkiforrottabb, és megszületik az első EV szintű termék. Koncepcionális és előretekintő jellege a későn érkezők kutatás-fejlesztési befektetéseinek felgyorsítását váltotta ki, de a teljesítmény felső határa korlátozza a növekedést, és a jövőben lehetséges megoldás lehet a szervetlen szilárd elektrolitokkal való kompaundálás; oxidáció; Az anyagrendszerben a vékonyréteg-típusok fejlesztése a kapacitásbővítésre és a nagyüzemi gyártásra összpontosul, és a nem filmes típusok általános teljesítménye jobb, ami a jelenlegi kutatás-fejlesztés középpontjában áll; A szulfidrendszer a legígéretesebb szilárdtest-akkumulátorrendszer az elektromos járművek területén, de a polarizált helyzetben, ahol hatalmas teret adnak a növekedésnek és az éretlen technológiának, a biztonsági és interfészproblémák megoldása áll a jövő középpontjában.
A szilárdtest akkumulátorok előtt álló kihívások főként a következők:
A lítium-kén akkumulátorok, lítium-levegő és egyéb rendszerek a teljes akkumulátorszerkezet-keretet ki kell cserélni, és egyre több jelentős probléma merül fel. A szilárdtest akkumulátorok pozitív és negatív elektródái továbbra is használhatják a jelenlegi rendszert, és a megvalósítás nehézségei viszonylag kicsik. A következő generációs akkumulátortechnológiaként a szilárdtest akkumulátorok nagyobb biztonsággal és energiasűrűséggel rendelkeznek, és a lítium utáni korszakban ez lesz az egyetlen módja.
válaszoljon 6 órán belül, bármilyen kérdést szívesen fogadunk!
