¿Cuál es la obsesión de Japón con las baterías de iones de litio totalmente sólidas?

Algunas empresas e instituciones académicas de Japón desarrollarán conjuntamente la próxima generación de baterías de litio totalmente sólidas para vehículos eléctricos en los próximos cinco años en un esfuerzo por aplicarlas a la industria del automóvil de nueva energía. Se espera que el proyecto tenga una inversión total de 10 mil millones de yenes. Toyota, Panasonic y otras 23 compañías automotrices, de baterías y de materiales, así como 15 instituciones académicas como la Universidad de Kyoto y el Instituto de Química Física de Japón, participarán en la investigación y planearán dominar toda la batería de estado sólido para 2022. Tecnología relacionada.

Anteriormente, el consorcio del centro de evaluación y tecnología de baterías de iones de litio de Japón recibió $ 14 millones en fondos del Ministerio de Economía, Industria y Comercio, con el objetivo final de desarrollar conjuntamente una batería capaz de soportar 800 km de alcance para 2030.

En lo que va del año, las empresas nacionales y los institutos de investigación se han centrado en baterías de litio totalmente sólidas. Hace que uno se pregunte por qué se pone tanto énfasis en la tecnología de batería totalmente sólida.

Excelentes ventajas de la tecnología de batería totalmente sólida

Anteriormente, el jefe de negocio automotriz de Renault, Norman de, dijo públicamente que las baterías totalmente sólidas son la nueva esperanza de la industria automotriz, en términos de costo, densidad y estabilidad térmica que las baterías de iones de litio actuales tienen una gran ventaja, el futuro será aplicado principalmente a vehículos eléctricos de larga duración.

La seguridad es uno de los impulsores fundamentales del desarrollo de baterías totalmente sólidas en el campo de las baterías. El diafragma y el electrolito de las baterías de iones de litio tradicionales. De acuerdo con las características del material del electrodo de la batería, pueden aparecer dendritas de litio cuando se trabaja bajo grandes corrientes, perforando así el diafragma y provocando un cortocircuito y daños en la batería; El electrolito es un líquido orgánico y aumentará la tendencia a sufrir reacciones secundarias, descomposición por oxidación, generación de gas y combustión a altas temperaturas.

Además, las ventajas de las baterías totalmente sólidas en comparación con las baterías de iones de litio tradicionales también son más obvias:

Primero, las baterías totalmente sólidas son más delgadas y más pequeñas al mismo nivel de energía. En las baterías de iones de litio tradicionales, el diafragma y el electrolito juntos ocupan casi el 40% del volumen y el 20% de la masa de la batería. Si se utilizan electrolitos sólidos en su lugar, el espacio entre electrodos se puede acortar a un nivel de micras, lo que reduce en gran medida el grosor de la batería, por lo que la tecnología de batería totalmente sólida es la única forma de que las baterías sean miniaturizadas y delgadas.

No solo eso, sino que el grosor total de las baterías totalmente sólidas preparadas por deposición de vapor puede ser de solo unas pocas decenas de micrómetros, por lo que se pueden convertir en dispositivos de potencia muy pequeños que se pueden integrar en el campo MEMS (sistema microelectromecánico) , facilitando así las aplicaciones de la batería. Nuevo equipo electrónico inteligente de pequeño tamaño, la realización de la miniaturización de productos terminales.

En segundo lugar, las baterías totalmente sólidas son ligeras y tienen una alta densidad de energía. Después del uso de electrolitos totalmente sólidos, también cambiará el sistema de material aplicable de las baterías de iones de litio. El litio metálico se puede utilizar como electrodo negativo en lugar de un electrodo negativo de grafito. Esto puede reducir significativamente la cantidad de material de electrodo negativo, lo que aumenta significativamente la densidad de energía de toda la batería.

Vale la pena mencionar que el uso de baterías totalmente sólidas puede resolver los problemas de compatibilidad de muchos nuevos materiales de electrodos de alto rendimiento con los sistemas líquidos electrolíticos existentes.

Teniendo en cuenta los dos factores anteriores, las baterías totalmente sólidas pueden tener un mayor aumento en la densidad de energía que las baterías normales de iones de litio. Hasta ahora, muchos laboratorios han podido producir en masa baterías totalmente sólidas con una densidad de energía de 300-400Wh / kg a pequeña escala.

A partir de los datos de densidad de energía, las baterías completamente sólidas brindan a las personas una comprensión más intuitiva de que nuestro teléfono móvil y otros productos electrónicos se han actualizado de "un día al día" a "dos días al día".

Batería de estado sólido: un nuevo campo de batalla para la batería de nueva energía

Las baterías de estado sólido tienen una densidad de energía más alta que las baterías de iones de litio convencionales, y tienen más potencia y una vida útil más larga, que es la tendencia de la próxima generación de baterías de iones de litio, según investigadores de muchas instituciones de valores nacionales.

En la actualidad, China también está desplegando activamente baterías de estado sólido. El Plan de Acción para la Promoción del Desarrollo de la Industria de las Baterías de Energía de Automóviles emitido por el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información y otros cuatro ministerios y comisiones establece claramente que aumentará la inversión en investigación y desarrollo de nuevos tipos de baterías como las baterías de estado sólido. . A medida que los gigantes han entrado en el juego, promoverá los avances tecnológicos y se acelerará, y se espera que las aplicaciones industriales avancen.

Muchos expertos de la industria tienen grandes esperanzas de que las baterías de estado sólido se conviertan en la próxima generación de tecnología de baterías. La clave de las baterías de nueva energía, según los entrevistados de la industria, es su capacidad para correr más de 500 km o más, lo que podría conducir a un aumento significativo en la penetración del mercado. Y este también será el foco de las empresas chinas y la competencia extranjera.

El autor cree que las baterías de estado sólido se convertirán en un nuevo campo de batalla para la competencia de nuevas energías en el país y en el extranjero. Volkswagen anunció el año pasado que haría un gran impulso en la investigación de baterías de estado sólido. Para 2030, todos sus coches tendrán versiones eléctricas e invertirán 50.000 millones de euros en baterías de coches eléctricos y 20.000 millones de euros en vehículos eléctricos. Volkswagen dijo que ya está planeando la próxima generación de baterías para automóviles eléctricos, baterías sólidas con un kilometraje de más de 1.000 kilómetros, y se producirá en masa en 2025. En la actualidad, los pioneros mundiales en esta tecnología son Alemania, Japón, Estados Unidos. Estados y Francia. Los chinos se están poniendo al día. En la era de Ningde, una empresa líder en baterías de energía en China, se llevaron a cabo trabajos de investigación y desarrollo relacionados en la dirección de baterías de estado sólido a base de polímeros y sulfuros, y se realizaron avances preliminares y se propusieron rutas tecnológicas preliminares en gran medida -producción a escala.

Las baterías de estado sólido como un desarrollo futuro de las baterías de litio, varias empresas de todo el mundo han comenzado a diseñar. Entre las empresas nacionales que cotizan en bolsa, Guoxuan Hi-Tech declaró en la plataforma de interacción con inversores que ha estado desarrollando baterías de estado sólido y electrolitos de estado sólido. Hengdian East Magnetic dijo en una encuesta de la agencia que organizará el desarrollo de baterías de estado sólido, su producción de prueba de baterías de tres vías en agosto pasado. La batería de litio sólido de la compañía se encuentra actualmente en la fase de prueba, pero ha pasado una serie de pruebas de seguridad de terceros, según la compañía.

Comentarios: las baterías de litio totalmente sólidas serán la dirección de desarrollo futuro de las baterías de automóviles eléctricos. Anteriormente, el "Plan de acción para promover el desarrollo de la industria de baterías automotrices" emitido por el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información y otros cuatro ministerios y comisiones establecía claramente que aumentará la inversión en el desarrollo de nuevos sistemas de energía de litio, incluidos nuevos tipos de baterías, como baterías sólidas. La densidad de energía de las baterías totalmente sólidas es al menos tres veces mayor que la de las baterías de iones de litio tradicionales actuales. Al mismo tiempo, el tiempo de carga se acorta, el kilometraje es más largo y el número de recargas y descargas es mayor, lo que hace que la batería sea más duradera. Es un tipo de tecnología de batería con un futuro más brillante.

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