Analyse der Vorteile einer vollfesten Lithiumbatterie

In den letzten Jahren haben viele Autohersteller Pläne zum Bau von Elektroautos auf Basis von Festkörperbatterien bekannt gegeben. Zum Beispiel "Fisker hat ein Patent für eine Festkörper-Lithiumbatterie mit einer maximalen Lebensdauer von 800 km und einer Ladung von 1 Minute angemeldet", "Volkswagen plant die Entwicklung einer 1000 km-Festkörperbatterie" und andere Neuigkeiten sind weit verbreitet. Was ist die Leistung von Festkörperbatterien? Wie weit ist es von der praktischen Anwendung entfernt? Lassen Sie uns genauer über den Status und die Aussichten von Festkörperbatterien sprechen.

Was sind die Vorteile von Festkörperbatterien?

Derzeit ist der weltweite Wettbewerb um Kraftzellen immer härter. Obwohl chinesische Unternehmen in dieser Wettbewerbsrunde den Vorteil der Marktgröße genutzt haben, treffen Unternehmen wie Europa, die USA, Japan und Südkorea bereits Vorkehrungen für die nächste Stufe und sind potenziell starke Wettbewerber. Viele Experten forderten Vorschläge, der Entwicklung fester Batterien Aufmerksamkeit zu schenken. Obwohl sich Festkörperbatterien noch im Versuchsstadium befinden, gibt es noch eine gewisse Zeit bis zur Industrialisierung. Um jedoch die entscheidenden Höhen der künftigen Entwicklung zu erreichen, haben Unternehmen Festkörperbatterien schnell entwickelt und die Nachfrage nach Märkten vermarktet oder die Produktion von Festkörperbatterien im Voraus gefördert.

Gemäß den technischen Zielen von "Made in China 2025" wird die Energiedichte von Lithiumbatterien im Jahr 2020 300 Wh / kg, im Jahr 2025 400 Wh / kg und im Jahr 2030 500 Wh / kg erreichen. Nickel ternäre + Silica negative Elektrodenmaterialien, die Energiedichte der vorhandenen Lithiumbatterie ist schwer zu überschreiten 300 W / kg. Die Energiedichte von Festkörper-Lithiumbatterien beträgt etwa das 2,5- bis 3-fache der von herkömmlichen Lithiumbatterien und beseitigt die potenziellen Verbrennungsgefahren wie Batteriebruch oder hohe Temperaturen.

Die Voll-Lithium-Batterie hat eine sehr hohe Sicherheit. Sein Festelektrolyt ist nicht brennbar, nicht ätzend, nicht flüchtig und undicht. Gleichzeitig überwindet es auch das Phänomen des Lithiumdendriten. Die Selbstentzündungswahrscheinlichkeit eines Autos, das mit einer vollfesten Lithiumbatterie ausgestattet ist, wird stark reduziert.

Elektrolytmaterialien bilden den Kern der All-Solid-Lithium-Batterietechnologie. Derzeit konzentriert sich die Forschung zu Festelektrolyten hauptsächlich auf drei Hauptmaterialien: Polymere, Oxide und Sulfide. Das Polymer hat eine gute Hochtemperaturleistung und wurde kommerzialisiert. Der Oxidzyklus hat eine gute Leistung und ist für eine flexible Dünnschichtstruktur geeignet. Das Sulfid hat die höchste Leitfähigkeit und ist die Hauptrichtung in der Zukunft.

Da Festkörperbatterien so viele Vorteile haben, warum nicht für sie werben? Dies liegt daran, dass Festelektrolyte einen hohen Widerstand aufweisen und noch einige Probleme hinsichtlich der Leistungsdichte zu lösen sind. Es ist notwendig, mit Festelektrolyten und positiven und negativen Elektrodenmaterialien zu beginnen. Es gibt viele Herausforderungen in Bezug auf Leitfähigkeit, Verdoppelung der Batterie, Effizienz der Batterieherstellung und Kostenkontrolle. Sobald diese Probleme effektiv gelöst werden können, wird sicherlich in Zukunft eine neue Batteriewende eingeleitet.

Bei der Gesamtentwicklung von Festkörperbatterien können Elektrolyte dem Weg von flüssig, halbfest, fest zu fest und schließlich zu fest folgen. Der Autor glaubt, dass die Verwendung einer hohen Nickel-positiven Elektrode + eines quasi-festen Elektrolyten + einer Silizium-Kohlenstoff-negativen Elektrode, um bis 2020 300 Wh / kg zu erreichen, und die Verwendung einer lithiumreichen positiven Elektrode + eines vollständig festen Elektrolyten + eines Silizium-Lithium-Metall-Negativs Batterie erreicht bis 2025 400 Wh / kg, Brennstoff / Lithium / Luftzelle erreicht bis 2030 500 W / kg.

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