Análisis del status quo de las baterías de estado sólido: se han formado los vientos.

La mejora de las baterías tiene una importancia obvia para la industria del automóvil de nueva energía. Las baterías representan la mitad del costo total del vehículo solo en términos de los costos más importantes del mercado. La tecnología de otras partes y componentes de vehículos de nueva energía ha madurado. Es casi imposible reducir el costo de manera significativa. Si desea reducir el precio para obtener una ventaja en el mercado, debe encontrar la manera de utilizar la batería. Quién ha dominado los vehículos de nuevas energías.

La batería de estado sólido se convierte en una opción innovadora

La importancia de las actualizaciones de baterías para la industria automotriz de nueva energía es evidente, ya que las baterías representan la mitad del costo de todo el vehículo, solo en términos del mercado más costoso. Las otras partes y componentes de los vehículos de nueva energía han madurado. Es casi imposible reducir el costo en consecuencia. Si desea bajar el precio para obtener una ventaja en el mercado, debe encontrar la manera de utilizar la batería. Puedes decir quién domina la batería. Quién dominará el vehículo de la nueva energía. En el desarrollo de muchas tecnologías de baterías, las baterías de estado sólido se consideran el próximo escape, y muchas empresas han invertido en investigación y desarrollo con la esperanza de lograr avances.

No hace mucho, el Ministerio de Hacienda, el Ministerio de Ciencia y Tecnología, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información y la Comisión de Desarrollo y Reforma emitieron conjuntamente el Aviso de Ajuste de la Política de Subsidios Financieros para la Promoción y Aplicación de Vehículos de Nuevas Energías, que estipuló claramente el subsidio de la batería de energía para aumentar la calidad del sistema de batería de energía. El requisito de densidad energética no es inferior a 90 wh / kg, y está subvencionado 1,1 veces por encima de 120 wh / kg.

En el "Plan de acción para promover el desarrollo de la industria de las baterías eléctricas" emitido por los cuatro ministerios y comisiones, está claro que para 2020, la celda de la batería de iones de litio debería alcanzar los 300 wh / kg, lo que no es fácil para la batería eléctrica, y Es probable que la tecnología de baterías de estado sólido sea una de las pocas soluciones prometedoras.

Análisis de ventajas y desventajas de las baterías de estado sólido.

Hay muchos artículos en el frente que mencionan las ventajas y desventajas de las baterías de estado sólido. Los explicaré brevemente aquí.

Ventaja:

1. Alto rendimiento de seguridad. La seguridad es de suma importancia y las baterías de estado sólido por sí solas tienen una gran ventaja. Entonces, ¿por qué es alta la seguridad de la batería de estado sólido? Debido a que el electrolito líquido está en cortocircuito, la temperatura aumenta y el electrolito se enciende y explota. Sin embargo, el electrolito sólido no es inflamable, no es corrosivo, no es volátil y no presenta problemas de fugas.

2. Alta densidad energética. La alta densidad de energía se debe principalmente al hecho de que los electrolitos sólidos generalmente tienen una amplia ventana electroquímica, al igual que un marco pequeño, por lo que se pueden instalar más materiales de cátodos de alto voltaje. Además, la batería de estado sólido es pequeña y estable, lo que puede simplificar la gestión de la batería y aumentar considerablemente la densidad de energía.

3. es relativamente ligero. En las baterías de iones de litio tradicionales, el diafragma y el electrolito suman casi el 40% del volumen y el 25% de la masa de la batería, mientras que el uso de electrolito sólido reduce naturalmente el volumen y la masa.

4. el rendimiento del ciclo es sólido. El electrolito sólido resuelve el problema de la película de interfaz del electrolito sólido formada durante el proceso de carga y descarga del electrolito líquido y el fenómeno de la dendrita de litio, que mejora en gran medida el ciclo y la vida útil de la batería de litio.

Desventajas:

1. la impedancia de la interfaz es demasiado grande. La interfaz entre el electrolito sólido y el material del electrodo está en un estado sólido-sólido, por lo que el contacto efectivo entre el electrodo y el electrolito es débil y la cinética de transporte de iones en la materia sólida es baja.

2. La carga rápida es más difícil. La impedancia, conductividad y otros problemas de la batería muestran que la resistencia interna es grande, lo que dificultará la carga de la electricidad y, debido a la gran resistencia interna, se producirá una pérdida de energía durante el proceso de carga. Esta parte del desperdicio de energía no se puede ignorar.

3. El precio de coste es elevado. El costo es el factor más importante que impide la comercialización. Sin lucro, no hay mercado. El proceso de preparación de la batería de estado sólido no está lo suficientemente maduro y la recopilación de datos de uso de la batería no es completa. Solo en la fabricación de electrolitos de baterías totalmente de estado sólido, la inmadurez técnica de los dos problemas centrales de la optimización de la interfaz sólido-sólido es suficiente para hacer que el costo de las baterías de estado sólido sea alto.

Avances de la investigación en baterías de estado sólido

No hace mucho, el reportero se enteró de la Oficina de Ciencia y Tecnología de Qingdao que el Laboratorio Clave de Energía Solar y Tecnología de Almacenamiento de Energía de Qingdao, basado en el Instituto de Energía y Tecnología de Procesos de Qingdao de la Academia de Ciencias de China, propuso de manera innovadora el concepto de diseño de Electrolitos poliméricos “ rígidos y flexibles ”. Se preparó un sistema de material de electrolito compuesto para preparar una serie de sistemas de electrolito de polímero sólido con un excelente rendimiento integral, que resolvió eficazmente el problema de que las propiedades de los electrolitos de polímero no podían equilibrarse y desarrolló un nuevo sistema de material clave de electrolito sólido. Se informa que la batería de litio de estado sólido desarrollada por el laboratorio ha pasado las pruebas de terceros de las cámaras de presión de 8.000 metros y 11.000 metros del Centro Nacional de Gestión de la Base del Mar Profundo.

Guo Yuguo, investigador del Laboratorio Clave de Nanoestructuras Moleculares y del Instituto de Nanotecnología del Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China, ha avanzado en la investigación de ánodos de metal de litio, electrolitos sólidos y baterías de estado sólido. Los investigadores propusieron y desarrollaron una tecnología de tratamiento in situ para formar con éxito una película de interfaz de electrolito sólido de fosfato de litio con un módulo de Young alto y una capacidad de transporte rápido de iones de litio en la superficie del litio metálico, reduciendo efectivamente el metal de litio y el electrolito. La reacción inhibe el crecimiento de las dendritas de litio, logra una regulación uniforme de la interfaz metal litio / electrolito, controla eficazmente el crecimiento de las dendritas de metal litio en la superficie de las esferas de carbono y mejora en gran medida la utilización del litio, bajo la condición de que el ánodo la capacidad es solo un 5% de exceso. La batería aún se puede ciclar de manera estable durante mucho tiempo.

En agosto de 2017, investigadores de Hitachi, Japón, anunciaron que se había desarrollado su tecnología de baterías de estado sólido. Hitachi está trabajando con un fabricante de baterías japonés no revelado para refinar algunos de los detalles y poner la batería de estado sólido en el mercado para 2020.

En junio de 2017, se publicó una solicitud de patente de batería de estado sólido con el número 20170179545 presentada por Toyota a los Estados Unidos. Los estudios han demostrado que la batería de estado sólido está compuesta por un electrolito sólido sulfurado y un material activo de electrodo, en donde la composición del material electrolítico incluye cuatro elementos tales como litio, fósforo, azufre y yodo; y el material del electrodo positivo contiene un éster de fosfato. La relación en peso del fosfato en el material del electrodo positivo varía de 1 a 30%. La estabilidad térmica de la batería de litio de estado sólido se mejora añadiendo un éster de fosfato al material del electrodo positivo. En julio, Toyota dijo que planea comenzar a vender vehículos eléctricos impulsados por baterías de estado sólido en 2022.

Guo Yongsheng, gerente de I + D de Ningde Times, dijo que la era de Ningde está implementando activamente la tecnología de batería de energía de próxima generación, y ha invertido más en la investigación y el desarrollo de baterías de litio de estado sólido, y también está desarrollando el proceso de fabricación de estado de las baterías.

Ha llegado la era de las baterías de estado sólido

Las baterías de estado sólido no son cosas realmente nuevas. Ya en 2010, Toyota ha estado explorando silenciosamente el campo de las baterías de estado sólido. Sin embargo, no ha mejorado, hasta que finalmente se aprobó la patente de batería de estado sólido presentada a la Oficina de Patentes de EE. UU. En diciembre de 2016, y fue un éxito de taquilla, ganando los titulares de las principales páginas. El académico Chen Liquan de la Academia China de Ingeniería también dijo que si toda la batería de estado sólido aún no está desplegada, perderá la oportunidad de desarrollo.

El Dr. Sun Liqing, miembro del Laboratorio Nacional de Ingeniería de Vehículos Eléctricos del Instituto de Tecnología de Beijing y miembro del Comité de Vehículos Eléctricos de la Sociedad Electrotécnica de China, dijo que las baterías de electrolitos sólidos serán la próxima salida y la principal tendencia de desarrollo de nuevos baterías de energía en el futuro.

Según Wang Yan, un becario postdoctoral en el MIT, y Gebulande · saidaer, profesor de materiales e ingeniería, los electrolitos sólidos se convertirán en "verdaderos cambios de juego" y crearán la batería perfecta: las baterías de electrolitos sólidos, resolverán la mayoría de los problemas que enfrentan baterías de iones de litio, para lograr el mejor equilibrio entre la duración de la batería, la seguridad y el costo.

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