El Instituto de Investigación de la Academia China de Ciencias dice que las baterías de litio de estado sólido se convertirán en tecnologías centrales

El 24 de enero, se llevó a cabo el 2do Foro de 100 Personas de Vehículos Eléctricos de China en Beijing Diaoyutai State Guesthouse. El tema de este foro es “Competencia en la construcción, innovación y ecología industrial sostenible”. Cerca de 100 invitados de instituciones gubernamentales, académicos de la industria y tecnología, Internet, automóvil, transporte y otros campos asistieron a la conferencia.

La siguiente es una conferencia de Li Wei, investigador del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China:

Mi tema de hoy es "batería de litio de estado sólido". En mi informe, es posible que pueda responder algunas preguntas del maestro Dong Yang.

Lo que preocupa a todos es cuál es la tecnología central de los vehículos eléctricos puros a largo plazo y cómo lograr un avance revolucionario. También leemos la ruta técnica de la batería híbrida en "Made in China 2025". Básicamente, esta hoja de ruta es coherente con esto. A largo plazo, considerando la ruta técnica de China, Estados Unidos y Japón, la próxima generación será primero una batería de iones de litio de tercera generación, seguida de la electrónica de litio metálico.

La importancia de mejorar la densidad de energía de la batería es muy clara, me da mucha vergüenza, utilizo el nivel de 14 kWh. De esto se puede ver que si la densidad de energía es de 300Wh / kg, la carga es de 470 kilómetros, lo que básicamente resuelve el problema de la ansiedad del consumidor por el kilometraje. En la actualidad, el nivel de potencia de la batería de producción en masa también alcanza los 180Wh / kg.

Nuestra Academia de Ciencias de China lanzó un piloto estratégico el 15 de noviembre de 2013. Esperamos dar un paso adelante en la introducción de la tecnología de baterías eléctricas y hacer un trabajo básico. Recientemente, trabajé con el Instituto de Materiales de Ningbo y el equipo de física y otros equipos para hacer una batería. Es un carbono de nano-silicio para lograr un monómero de 24 Ah. A partir de esta densidad de energía volumétrica, podemos ver que estas dos relaciones están presentes. Todavía existen lagunas en los productos maduros. Ahora queremos saber dónde están los límites de las baterías de iones de litio. Creo que los esfuerzos de este año también pueden aumentar un poco estos datos. Aún no es ideal.

A largo plazo, el litio metálico muestra sus ventajas a este respecto porque la expansión de volumen es difícil de resolver además de la energía. El litio metálico se enfrenta ahora principalmente al problema de que las dendritas de litio se generan fácilmente durante la carga y descarga. Es posible considerar un electrodo positivo que no contenga litio, lo cual es una buena oportunidad de la reducción general de costos. Ahora, el litio metálico se compone principalmente de un electrodo negativo de litio metálico, que puede cargar y descargar el electrodo positivo de iones de litio, el azufre de litio y el espacio de litio. Las baterías de litio-aire ahora son sistemas abiertos, y ahora con sistemas abiertos, si el electrodo líquido se evapora, no se puede utilizar por completo. A partir de estas consideraciones, se debe adoptar tecnología de estado sólido para lograr este problema a largo plazo, por lo que Chen propuso que deberíamos diseñar baterías sólidas de litio con anticipación. El año pasado, se celebró la primera conferencia sobre baterías de litio de estado sólido en el Instituto de Física. Varias empresas han demostrado los beneficios de las baterías de estado sólido, que siguen intactas en caso de incendio. Los materiales inorgánicos son mejores como electrolitos y pueden ser una solución fundamental para las baterías de estado sólido de iones de litio.

Científicamente hablando, hay muchos aspectos por estudiar. La parte difícil está en la interfaz, incluido el diseño del material del cátodo para baterías de iones de litio. La clave para acelerar el desarrollo de baterías de estado sólido es fabricar materiales. Por lo tanto, para acelerar la investigación y el desarrollo de este material, el Sr. Chen propuso la idea de tomar prestados materiales estadounidenses para acelerar esta velocidad y esforzarse por lograr la industrialización de las baterías de estado sólido. Nuestro país ha acumulado mucho tiempo en la investigación de baterías de estado sólido y ha acumulado algo.

Estoy aquí para presentarles el trabajo de varios jóvenes. Cui Guanglei del Instituto de Investigación de Qingdao fabricó una batería de estado sólido de 240 Wh, que es un monómero de 80 Ah que funciona a 60 ° C y tiene un cierto grado de circulación. Xiaoxiong Xu del Instituto de Materiales de Ningbo es un agente humectante con cerámica e interfaz inorgánica. Actualmente no tenemos forma de hacer todo el estado sólido. Ahora es ión de litio sólido, lo siguiente es todo el estado sólido que actualmente 80Ah puede alcanzar 240Wh / kg. Los principales beneficios que podemos ver son que después de usar un electrolito sólido, todavía es posible realizar un ciclo a 90 ° C, lo que claramente es una mejora de seguridad. En términos de densidad de energía, el más alto es el litio, azufre y litio, que probablemente superen los 500Wh / kg en densidad de masa. Teniendo en cuenta la estabilidad de uso, la consideración final es que la batería de iones de litio de estado sólido es la mejor opción y requiere un largo camino por recorrer.

Presentaré el progreso de la Academia de Ciencias. Los cuatro equipos trabajaron juntos para fabricar baterías de iones de litio y se han fabricado 70 Ah de monómeros. Se prueba a 616 Wh / kg a 50 ° C. La prueba de seguridad pasó todas las pruebas de seguridad de terceros en las ocasiones anteriores. El problema ahora es que el número de ciclos sigue siendo muy bajo. El número de ciclos de esta batería de litio y azufre de gran densidad y capacidad es 20 veces, entre 30 veces mayor. El siguiente paso es resolver el problema del metal litio. Es necesario mejorar la circulación y debe cumplir con el requisito de ciclo de aproximadamente 500-1000 veces. En términos de baterías de litio-aire, la Academia de Ciencias de China también ha introducido el monómero real de litio-aire. En la actualidad, el monómero puede alcanzar 526Wh / kg, y se ha investigado un módulo de batería de aire de litio de 51Ah, que es aproximadamente 360Wh / kg. En los últimos años, el avance de los pilotos se ha centrado principalmente en estos aspectos de la batería, que implican el aporte de una gran cantidad de materiales, entre ellos materiales nano-positivos, materiales de ánodos, tratamientos de interfase, electrolitos de alto voltaje y diafragmas cerámicos. Y una aplicación integral de separadores recubiertos de electrolitos sólidos. Además, al igual que el diagnóstico de batería de alto nivel mencionado por el profesor Dong, hemos establecido una segunda plataforma de interconexión global. Además, el Sr. Huang también ha lanzado equipos avanzados de fabricación de baterías de energía en Guangdong, lo que probablemente sea un gran avance.

Finalmente, permítanme decirles brevemente que pensamos que a más largo plazo, la primera es la batería de iones de litio de tercera generación, seguida de la batería de litio de estado sólido. El objetivo final puede ser una batería de aire y litio de estado sólido. Este es el punto de vista de Chen.

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