Werden Festkörperbatterien wirklich eine groß angelegte Kommerzialisierung von vollelektrischen Fahrzeugen ermöglichen?

Angesichts der Umweltverschmutzung trockneten die Ölressourcen langsam aus. Wir brauchen neue Energie. Das Elektroauto ist relativ umweltfreundlicher als ein Kraftstoffauto, kann jedoch die Bedürfnisse der Menschen hinsichtlich Lagerung und Aufladung nicht erfüllen. Jetzt brauchen wir neues Material, damit Elektroautos schneller aufgeladen werden und mehr Strom bei geringerem Volumen gespeichert werden können.

Festkörperbatterien sind die Krone der Titel: "'anstelle von', 'der nächsten Generation von Lithium-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien-Technologie', 'der beste Ausweg' ... Der Punkt ist, dass das bestehende System aus flüssigem Lithium -ion Batterie-Energiedichtegrenze in 350-500 Wh / kg, die Zukunft ist schwierig, das nationale technische Ziel zu erreichen, und die Energiedichte der Festkörperbatterien kann 800-900 Wh / kg erreichen.

In Kombination mit hohen Lade- und Entladezeiten ist die Ladezeit kurz. Festkörperbatterien haben die Reichweite von Elektrofahrzeugen erheblich erweitert, um die neuen Energiefahrzeuge und den traditionellen Wettbewerb auf dem Automobilmarkt weiter zu stärken. Nicht nur das, die Verwendung von Festelektrolyt für Lithium-Ionen-Batterien im Elektrolyten und in der Membran verringert auch das Unfallrisiko bei neuen Energiefahrzeugen.

Stellen Sie einen Forscher am Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften vor. Die bereits im Handel erhältlichen Festkörperbatterien mit hoher Kapazität sind Haupt- oder Polymer-Festkörperbatterien, nämlich Polyethylenethyl-Festelektrolyt. Nach Angaben des medizinischen Instituts für Wasserkraft in Quebec, Kanada, kann eine metallische Lithiumbatterie unter der Bedingung einer dritten c-Schleife tausendmal 46 Mikrometer dicke, 30 Mikrometer dicke Polymerelektrolyte und 30 Mikrometer dicke Lithiumeisenphosphatanoden verwenden. Die Arbeitstemperatur 60 ° C und 85 ° C sowie der akku müssen eine Wärmeschutzfunktion haben. Ausländische Raubtiere dichten Kommerzialisierungsplan bis 2017 Jahre später, die in- und ausländischen Unternehmen, um das kommerzielle Layout von Festkörperbatterien zu beschleunigen. Dies bedeutet, dass 2018 mehr Unternehmen in das Feld eintreten werden und es einen klareren Zeitplan für die Kommerzialisierung des Zeitplans geben wird.

Auf der Frankfurter Automobilausstellung im September dieses Jahres kündigte Volkswagen das groß angelegte Entwicklungsprojekt für Elektrofahrzeuge 'RoadmapE' an. Bis 2030 werden alle VW-Modelle eine elektrische Version haben, die bis zu 70 Milliarden Euro investiert, wovon 50 Milliarden Euro auf akkus entfallen . Gleichzeitig sagte Volkswagen-Chef Mullen: "Wir haben die nächste Generation von power-batterien geplant: mehr als 1000 Kilometer Festkörperbatterien."

Nach einem Monat kündigte die Toyota Motor Show in Tokio die Einführung des Produktplans für Festkörperbatterien von 2022 bis 2020 an. Laut Toyota Executive Vice President von Toyotas Festkörperbatterien kann die Energiedichte 300 Wh / kg oder sogar erreichen 600 Wh / kg. Bei 400 Wh / kg sind für 60 kWh Festkörperbatterien nur 10 bis 15 Minuten erforderlich.

Jedes Mal, wenn die Batterieleistung signifikant erhöht wird, sind wesentliche Änderungen im Wesentlichen das Batteriematerialsystem. Weil jede Art von Batteriematerialsystem ihre Energiedichtegrenze hat.

Ab der ersten Generation von Nickelmetallhydridbatterien und Mangansäurelithiumbatterien sind die Lithiumeisenphosphatbatterien der zweiten Generation weit verbreitet und werden voraussichtlich bis etwa 2020 in der ternären Batterie der dritten Generation fortgeführt. Die Energiedichte und die Kosten zeigen den offensichtlichen Trend des Anstiegs und fallen. Daher ist die nächste Generation des Batteriesystems, die zur Verwirklichung des Ziels der Popularität von Elektroautos um 2025 ausgewählt wurde, von entscheidender Bedeutung.

Die aktuellen Batterien, Lithium-Eisenphosphat-Monomer-Energiedichte in den 120 - ca. 140 Wh / kg, die Skala der ternären Monomer-Batterie-Energiedichte kann 130-130 Wh / kg erreichen, die Batterie ist drei Yuan im Labor kann 300 Wh / kg erreichen kg.

Angesichts der bestehenden Systemarchitektur und der Auswirkungen auf das Hauptkathodenmaterial ist es jedoch grundsätzlich schwierig, das vorhandene System der Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien mit 300 Wh / kg zu durchbrechen, und es ist schwierig, die Anforderungen der zukünftigen Leistungsbatterie zu erfüllen. Willst du 2025 400 Wh / kg Monomer Batterie Energiedichte erreichen, das Niveau von 500 Wh / kg im Jahr 2030, neue Batterietechnologie F & E und Industrialisierung steht unmittelbar bevor, bedeutet dies, dass die Reichweite von Elektrofahrzeugen, die jetzt verdoppelt wird.

Gegenwärtige kommerzielle Lithium-Ionen-Batterien, das Hauptproblem ist die Verwendung des Flüssigkeits / Gel-Elektrolyten, das elektrochemische Fenster ist begrenzt, schwer mit Lithium-Metall-Anoden kompatibel und neue Forschung und Entwicklung von Hochspannungs-Anodenmaterial, so dass die Energiedichte einen Engpass verursacht . In Bezug auf die Sicherheitsstufe verursacht diese Architektur auch einen Kurzschlussfunken, eine Ionenkonzentration erhöht den Innenwiderstand der Batterie, den Verbrauch des Elektrodenmaterials usw.

Festkörperbatterien im Sichtfeld können eine hohe Energiedichte, hohe Leistungsdichte und hohe Sicherheit erreichen, da sie eine hohe Ionenleitfähigkeit und mechanische Festigkeit, ein breites Fenster für die elektrochemische Stabilität und einen hohen Arbeitstemperaturbereich aufweisen.

Festelektrolyt als organischer Elektrolyt hat ein breites elektrochemisches Fenster, ist förderlich, um den Batteriespannungsbereich weiter zu erweitern, und weil es keine Konzentrationspolarisation gibt und unter Hochstrombedingungen arbeiten kann, wodurch die Batterieenergiedichte verbessert wird. Und Festelektrolyt nicht brennbar, nicht korrosiv, nicht flüchtig, es gibt kein Leckageproblem, keine Membran getrennt sind negativ, verhindern das Wachstum von Lithiumdendriten, vermeiden grundsätzlich das Batteriekurzschlussphänomen, können mehr negatives Material verwendet werden.

Darüber hinaus haben Festkörperbatterien bei der Integration in Elektroautos eine kompakte Struktur, eine einstellbare Größe, elastische Eigenschaften und sind für die Fahrzeugintegration ausgelegt.

Gegenwärtig kann das Potenzial von Polymer-Festelektrolytmaterialien in Sulfid und Oxid unterteilt werden, aber unterschiedliche Materialien und unterschiedliche Permutationen und Kombinationen des chemischen Leistungsunterschieds sind sehr groß, einige schnelle Ladungen und einige hohe Energiedichten, Festigkeiten und kurz Es ist schwierig, ein Material zu erstellen, um alle Probleme zu lösen.

Gleichzeitig haben Festkörperbatterien aufgrund nicht stabiler chemischer Eigenschaften und Probleme der Zubereitungstechnologie wie unvollständigem Real noch einen langen Weg vor sich.

Die Verwirklichung der Industrialisierung von Festkörperbatterien hängt im Wesentlichen vom Durchbruch auf dem Niveau der Materialtechnologie ab, dem derzeitigen Patent für Festkörperbatterien weitaus mehr als bei anderen Batterietypen. Die Industrialisierung von Festkörperbatterien mit hoher Energiedichte wird voraussichtlich fünf bis 10 Jahre dauern. Als Teil der fortschrittlichen Unternehmen im Jahr 2020 wird die Kleinserienproduktion von Festkörperbatterien und die wirklich große Produktion voraussichtlich um 2025 liegen.

In der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie, menschlichem Fortschritt, hoffen Forschungseinrichtungen und Unternehmen, praktischere, populistischere Preisprodukte zu entwickeln. Machen Sie unsere Welt zu einem besseren Ort.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.