¿Permitirán realmente las baterías de estado sólido la comercialización a gran escala de vehículos totalmente eléctricos?

Frente a la contaminación ambiental, los recursos petrolíferos se secaron lentamente. Necesitamos nueva energía. El automóvil eléctrico es relativamente más ecológico que el automóvil de combustible, pero no puede satisfacer las necesidades de las personas en el aspecto de almacenamiento y carga. Ahora necesitamos material nuevo para que los coches eléctricos tengan una carga más rápida y almacenen más electricidad con un volumen menor.

Las baterías de estado sólido son la corona de los títulos: "'en lugar de', 'la próxima generación de baterías de iones de litio, tecnología de baterías de iones de litio', 'la mejor salida' ... El punto es que el sistema existente de litio líquido -Límite de densidad de energía de la batería de iones en 350-500 Wh / kg, el futuro es difícil de cumplir con el objetivo técnico nacional, y la densidad de energía de las baterías de estado sólido puede alcanzar los 800-900 Wh / kg.

Combinado con altos tiempos de carga y descarga, el tiempo de carga es características cortas, las baterías de estado sólido han aumentado considerablemente la gama de vehículos eléctricos, para fortalecer aún más los vehículos de nueva energía y la competencia del mercado automotriz tradicional. No solo eso, el uso de electrolito sólido para baterías de iones de litio en el electrolito y el diafragma, también reduce el riesgo de accidentes automovilísticos de nueva energía.

Presentar a un investigador de la Academia China de Ciencias del Instituto de Física, las baterías de estado sólido de alta capacidad ya comercializadas son baterías de estado sólido principales o de polímero, a saber, electrolito sólido de polietileno etilo. Según el instituto de medicina de la energía hidroeléctrica en Quebec, Canadá, la batería de litio metálica puede usar electrolito polimérico de 46 micrones de espesor, 30 micrones de espesor y 30 micrones de espesor de ánodo de fosfato de hierro y litio, bajo la condición de un tercer bucle c mil veces, temperatura de trabajo 60 ℃ y 85 ℃, y la batería debe tener una función de preservación del calor. Los depredadores extranjeros denso programa de comercialización de liberación para 2017 años más tarde, las empresas nacionales y extranjeras para acelerar el diseño comercial de baterías de estado sólido. Significa que, en 2018, habrá más empresas para ingresar al campo, y habrá un proceso de comercialización de cronograma más claro.

En el Salón del Automóvil de Frankfurt en septiembre de este año, Volkswagen anunció el proyecto de desarrollo de vehículos eléctricos a gran escala 'RoadmapE', para 2030 todos los modelos de VW tendrán una versión eléctrica, inversión de hasta 70 mil millones de euros, de los cuales 50 mil millones de euros serán en batería de potencia. . Al mismo tiempo, el CEO de Volkswagen, Mullen, dijo: 'hemos planeado la próxima generación de baterías eléctricas: más de 1000 kilómetros de baterías de estado sólido'

Después de un mes, Toyota Motor Show en Tokio, anunció el lanzamiento del avance del programa de productos de baterías de estado sólido de 2022 a 2020., según el vicepresidente ejecutivo de Toyota, la densidad de energía de las baterías de estado sólido de Toyota puede alcanzar los 300 Wh / kg, o incluso 600 Wh / kg. Si es de 400 Wh / kg, para 60 KWH de baterías de estado sólido solo de 10 a 15 minutos.

Cada vez que el rendimiento de la batería aumenta significativamente, los cambios importantes son esencialmente el sistema de material de la batería. Porque cada tipo de sistema de material de batería tiene su límite de densidad de energía.

Desde la primera generación de baterías de hidruro metálico de níquel y la batería de litio y ácido de manganeso, las baterías de fosfato de hierro y litio de segunda generación se aplicaron ampliamente y se espera que continúen hasta alrededor de 2020 en la batería ternaria de tercera generación, la densidad de energía y el costo, respectivamente, presentan la tendencia obvia de aumento y cayendo. Por lo tanto, la próxima generación del sistema de batería de potencia, elegida para lograr el objetivo de la popularidad del automóvil eléctrico alrededor de 2025 es de crucial importancia.

Las baterías actuales, la densidad de energía del monómero de fosfato de litio y hierro en el 120 - aproximadamente 140 Wh / kg, la escala de densidad de energía de la batería de monómero ternario puede alcanzar 130-130 Wh / kg, la batería es de tres yuanes en el laboratorio puede alcanzar 300 Wh / kg.

Pero sujeto a la arquitectura del sistema existente y al impacto del material del cátodo clave, el sistema existente de densidad de energía de la batería de iones de litio es básicamente difícil de superar los 300 Wh / kg, es difícil satisfacer las necesidades de la batería de energía futura. Desea alcanzar 2025 400 wh / kg densidad de energía de la batería de monómero, el nivel de 500 Wh / kg en 2030, la nueva tecnología de baterías, I + D e industrialización es inminente, significa que la gama de vehículos eléctricos que ahora se duplicará.

baterías de iones de litio comerciales actuales, el problema principal es usar el electrolito líquido / gel, la ventana electroquímica es limitada, difícil de compatibilizar con el ánodo de metal de litio y nuevas investigaciones y desarrollo de material de ánodo de alto voltaje para que la densidad de energía aumente un cuello de botella . Y en el nivel de seguridad, esta arquitectura también provoca chispas de cortocircuito, la concentración de iones aumenta la resistencia interna de la batería, el consumo de material del electrodo, etc.

Y las baterías de estado sólido en el campo de visión, debido a que tiene una alta conductividad iónica y resistencia mecánica, una amplia ventana de estabilidad electroquímica y un rango de temperatura de trabajo, pueden lograr una alta densidad de energía, alta densidad de potencia y alta seguridad.

El electrolito sólido que el electrolito orgánico tiene una amplia ventana electroquímica, es propicio para ampliar aún más el rango de voltaje de la batería y, debido a que no hay polarización de concentración y puede funcionar en condiciones de alta corriente, mejora la densidad de energía de la batería. Y electrolito sólido no inflamable, no corrosivo, no volátil, no hay problema de fugas, ningún diafragma separado es negativo, previene el crecimiento de dendrita de litio, evita fundamentalmente el fenómeno de cortocircuito de la batería, se puede usar material más negativo.

Además, cuando se integra en automóviles eléctricos, las baterías de estado sólido también tiene una estructura compacta, el tamaño es ajustable, las características de elasticidad y están diseñadas para la integración del vehículo.

En la actualidad, tiene el potencial de polímero sólido.Los materiales electrolíticos se pueden dividir en sulfuro y óxido, pero diferentes materiales y diferentes permutación y combinación de la diferencia de rendimiento químico es muy grande, algo de carga rápida y algo de alta densidad de energía, fortalezas y para ser corto. , es difícil hacer un material para resolver todos los problemas.

Al mismo tiempo, las propiedades químicas no estables y los problemas de la tecnología de preparación, como la imperfección real, también permiten que las baterías de estado sólido todavía tengan un largo camino por recorrer.

La realización de la industrialización de las baterías de estado sólido depende fundamentalmente del avance en el nivel de la tecnología de materiales, la patente actual sobre baterías de estado sólido mucho más que otros tipos de baterías. Se espera que la aplicación de industrialización de alta densidad de energía de las baterías de estado sólido lleve de cinco a diez años. Parte de las empresas avanzadas en 2020, se espera que la producción de pequeños lotes de baterías de estado sólido y una producción realmente grande sea alrededor de 2025.

En el desarrollo de la ciencia y la tecnología, el progreso humano, la esperanza de las instituciones de investigación y las empresas para desarrollar productos de precios más prácticos y más populistas. Haz de nuestro mundo un lugar mejor.

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