Qattiq jismlarning batareyalarini hozirgi rivojlanishi qanday?

Qattiq jismlarning batareyalari qattiq elektrodlar va qattiq holatdagi elektrolitlar yordamida ishlab chiqarilgan batareyalarga taalluqlidir. Suyuq shakldagi batareyalardan farqli o'laroq, ular kelajakda yangi energiya vositalari akkumulyatorlarini ishlab chiqarishning asosiy yo'nalishlaridan biridir. Yaqinda, Volkswagen Group ikkinchi chorak moliyaviy hisobotini e'lon qilganida, Volkswagen Group bosh direktori Gerbert Diss Volkswagen mustaqil ravishda qattiq holatdagi batareyalarni ishlab chiqarishni rejalashtirayotganini va ommaviy ishlab chiqarish 2024 yoki 2025 yillarda boshlanishi mumkinligini aytdi. tejash va yangi energiya vositalari texnologiyasi bo'yicha yo'l xaritasi GG; 2025 yilga kelib, sof elektr transport vositalari uchun lityum batareyalarning energiya zichligi maqsadi 400 Vt / kg, 2030 yilda esa 500 Vt / soat. Hozirgi kunda keng ishlatiladigan uch batareyali batareyaga kelsak, ushbu bosqichda mavjud bo'lgan texnik to'siq yuqoridagi maqsadlarga erishishni qiyinlashtirmoqda.

Agar quvvatli lityum batareyalarning energiya zichligi rejalashtirilganidek 500Wh / kg dan yuqori energiya zichligi maqsadiga erishmoqchi bo'lsa, mavjud suyuq elektrolitlar batareyasi tizimi kuchsiz bo'lishi mumkin. 500Wh / kg gacha bo'lgan keyingi avlod akkumulyator texnologiyasi yo'nalishi sifatida, qattiq holatdagi akkumulyator tizimini tadqiq qilish va rivojlantirish qat'iy talabga aylandi. Yangi energetik avtomobilsozlik sanoatining o'rta va uzoq muddatli rivojlanishi yangi texnik zaxiralarni talab qiladi va qattiq lityum-ionli batareyalar keyingi avlod avtoulovi quvvatli lityum batareyalari uchun ustun texnologiya yo'nalishiga aylanishi kutilmoqda. Bu nafaqat kelajakda ikkilamchi batareyalarni ishlab chiqishning muhim yo'nalishi, balki ayni paytda muhim vazifadir.

Qattiq jismlarning batareyalari uchlamchi batareyalarga nisbatan qanday afzalliklarga ega? Birinchidan, energiya zichligi jihatidan hozirgi paytda uch va boshqa lityum-ionli batareyalarda ishlatiladigan organik elektrolitlarning elektrokimyoviy oynasi cheklangan bo'lib, metall lityum anodlar va yangi ishlab chiqarilgan yuqori potentsialli katod materiallari bilan mos kelish qiyin. Biroq, qattiq elektrolitlar odatda organik elektrolitlarga qaraganda kengroq elektr quvvatiga ega. Kimyoviy oyna batareyaning energiya zichligini yanada oshirishga yordam beradi. Ikkinchidan, hajm jihatidan elektrolit qattiq elektrolit bilan almashtirilganligi sababli, qattiq batareyaning hajmi bir xil energiya zichligi ostida kichikroq bo'ladi. Xuddi shu miqdordagi quvvat bilan qattiq holatdagi batareyalar kichrayadi. Energiya zichligi bir xil bo'lib qoladigan sharoitda, bir xil quvvatga ega bo'lgan qattiq holatdagi batareyaning massasi va hajmi suyuq elektrolitlar akkumulyatoridan kichikroq bo'ladi. Nafaqat bu, chunki qattiq holatdagi akkumulyatorda elektrolit yo'q, uni yopish osonroq. Uni avtoulov kabi keng ko'lamli uskunalarda ishlatganda qo'shimcha sovutish naychalari, elektron boshqaruv elementlari va boshqalarni qo'shish kerak emas, bu esa o'z vaznini kamaytirish bilan xarajatlarni tejaydi. Qattiq elektrolitdan foydalangandan so'ng, grafit manfiy elektrodini metall lityum bilan almashtirish mumkin, bu butun batareyaning og'irligini sezilarli darajada kamaytiradi.

Turli mamlakatlarda qattiq holatdagi akkumulyatorlarning joylashuvi nuqtai nazaridan Toyota texnologiyada ancha rivojlangan. U 2010 yilda sulfidli qattiq holatdagi batareyalarni ishlab chiqardi. 2014 yilda&# 39 akkumulyatorining tajriba prototipining energiya zichligi 400 Vt / kg ga yetdi. 2017 yil fevral oyidan boshlab Toyota&# 39 ning qattiq holatdagi akkumulyatorga tegishli patentlari 30 ga etdi, bu boshqa kompaniyalarga qaraganda ancha yuqori. Toyota rahbarlarining so'zlariga ko'ra, Toyota 2020 yilda sulfidli qattiq holatdagi akkumulyatorlarni sanoatlashtirishni amalga oshiradi. Bundan tashqari, Samsung ham ma'lum natijalarga erishdi, sulfid asosidagi qattiq elektrolitlardan foydalangan holda 2000 mAh, 175Wh / kg laminatlangan qattiq ikkilamchi batareya.

Mahalliy CATL kompaniyasi, shuningdek, sulfidli qattiq holatdagi akkumulyatorlarda nisbatan etuk va hozirda EV uchun sulfidli to'liq qattiq litiyli metall batareyalarni ishlab chiqarishni tezlashtirmoqda. Bundan tashqari, shuni ta'kidlash joizki, Ganfeng Lityum yaqinda birinchi avlod qattiq holatdagi akkumulyator batareyalarini tadqiq qilish va rivojlantirish bo'yicha uchuvchi liniya loyihasini yakunladi va uning namunalari Xitoy avtomobil tadqiqot instituti avtomobillarni tekshirish markazining tekshiruvidan o'tdi va loyihada Xalqaro etakchi bo'lgan Xitoyda muvaffaqiyatli amaliyot namunasi Texnologik yutuq 2019 yilda ommaviy ishlab chiqarishga erishishi kutilmoqda.

Uchinchi darajali batareyalar bilan taqqoslaganda, qattiq batareyalar juda ko'p afzalliklarga ega, nega ular ommaviy ishlab chiqarishga erisha olmadilar? Qattiq jismlarning batareyalari uchun kalit - bu qattiq holatdagi elektrolit materiallari. Ushbu bosqichda qattiq holatdagi batareyalarni ishlab chiqishdagi qiyinchiliklarning eng muhim sababi bu elektrolitlar materiallarining yutuqlarga erisha olmaslikidir. Mavjud noorganik qattiq elektrolitlar va polimer elektrolitlar materiallarining hech biri yuqori ion o'tkazuvchanligi va mexanik quvvatga ega emas, shuningdek, yaxshi ishlov berish xususiyatlariga ega.

Quvvatli lityum batareyalarning texnik muammolari har doim yangi energiya vositalarining rivojlanishini cheklab kelgan va qattiq holatdagi batareyalarni yorib o'tish qiyin bo'lgan yo'l ham texnologiyada. Bugungi kunda&# 39 ning lityum akkumulyator sanoatidagi qattiq raqobatida, so'nggi kulgiga ega bo'lgan kompaniyalar ko'pincha asosiy texnologiyalarni o'zlashtirganlardir. Qattiq jismlarning akkumulyatorlari kelajakda texnologiyani rivojlantirishning muhim yo'nalishi hisoblanadi va bu allaqachon sanoatning konsensusidir. Xitoy kompaniyalari keyingi" hard battle" hali ham sohadagi hamkasblarning birgalikdagi sa'y-harakatlariga muhtoj.