Analyse des Status quo von Festkörperbatterien: Die Winde haben sich gebildet.

Die Aufrüstung von Batterien ist für die neue Energieautobranche von offensichtlicher Bedeutung. Batterien machen nur die Hälfte der gesamten Fahrzeugkosten in Bezug auf die wichtigsten Kosten auf dem Markt aus. Die Technologie anderer Teile und Komponenten neuer Energiefahrzeuge ist ausgereift. Es ist fast unmöglich, die Kosten signifikant zu senken. Wenn Sie den Preis senken wollen, um Marktvorteile zu erzielen, müssen Sie einen Weg für die Batterie finden. Wer hat neue Energiefahrzeuge gemeistert.

Festkörperbatterien werden zu einer bahnbrechenden Wahl

Die Bedeutung von Batterie-Upgrades für die neue Energie-Automobilindustrie liegt auf der Hand: Batterien machen nur im Hinblick auf den teuersten Markt die Hälfte der Kosten des gesamten Fahrzeugs aus. Die anderen Teile und Komponenten neuer Energiefahrzeuge sind gereift. Es ist fast unmöglich, die Kosten entsprechend zu senken. Wenn Sie den Preis senken möchten, um Marktvorteile zu erzielen, müssen Sie einen Weg für die Batterie finden. Sie können sagen, wer die Batterie beherrscht. Wer wird das neue Energiefahrzeug beherrschen? Bei der Entwicklung vieler Batterietechnologien werden Festkörperbatterien als die nächste Entlüftung angesehen, und viele Unternehmen haben in Forschung und Entwicklung investiert, um Durchbrüche zu erzielen.

Vor nicht allzu langer Zeit haben das Finanzministerium, das Ministerium für Wissenschaft und Technologie, das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie und die Entwicklungs- und Reformkommission gemeinsam die Mitteilung zur Anpassung der Finanzhilfepolitik für die Förderung und Anwendung neuer Energiefahrzeuge herausgegeben. die eindeutig die Subvention für power-batterien festlegte, um die Qualität des Power-Batterie-Systems zu verbessern. Der Bedarf an Energiedichte beträgt mindestens 90 Wh / kg und wird um das 1,1-fache über 120 Wh / kg subventioniert.

In dem von den vier Ministerien und Kommissionen herausgegebenen "Aktionsplan zur Förderung der Entwicklung der Energiebatterieindustrie" ist klar, dass die Lithium-Ionen-Batteriezelle bis 2020 300 Wh / kg erreichen sollte, was für die Energiebatterie nicht einfach ist Die Festkörperbatterietechnologie dürfte eine der wenigen vielversprechenden Lösungen sein.

Analyse der Vor- und Nachteile von Festkörperbatterien

Es gibt viele Artikel auf der Vorderseite, in denen die Vor- und Nachteile von Festkörperbatterien erwähnt wurden. Ich werde sie hier kurz erklären.

Vorteil:

1. Hohe Sicherheitsleistung. Sicherheit ist von größter Bedeutung, und Festkörperbatterien allein haben einen großen Vorteil. Warum ist die Sicherheit der Festkörperbatterie so hoch? Da der flüssige Elektrolyt kurzgeschlossen ist, steigt die Temperatur und der Elektrolyt entzündet sich und explodiert. Der Festelektrolyt ist jedoch nicht brennbar, nicht korrosiv, nicht flüchtig und weist keine Leckageprobleme auf.

2. Hohe Energiedichte. Die hohe Energiedichte ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass Festelektrolyte im Allgemeinen ein breites elektrochemisches Fenster haben, genau wie ein kleiner Rahmen, so dass mehr Hochspannungskathodenmaterialien installiert werden können. Darüber hinaus ist die Festkörperbatterie klein und stabil, was das Batteriemanagement vereinfachen und die Energiedichte erheblich erhöhen kann.

3. ist relativ leicht. Bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien machen Membran und Elektrolyt fast 40% des Volumens und 25% der Masse der Batterie aus, während die Verwendung von Festelektrolyt natürlich Volumen und Masse reduziert.

4. Die Zyklusleistung ist stark. Der Festelektrolyt löst das Problem des Festelektrolyt-Grenzflächenfilms, der während des Lade- und Entladevorgangs des flüssigen Elektrolyten und des Lithiumdendriten-Phänomens gebildet wird, was den Zyklus und die Lebensdauer der Lithiumbatterie erheblich verbessert.

Nachteile:

1. Die Schnittstellenimpedanz ist zu groß. Die Grenzfläche zwischen dem Festelektrolyten und dem Elektrodenmaterial befindet sich in einem Fest-Fest-Zustand, so dass der effektive Kontakt zwischen der Elektrode und dem Elektrolyten schwach ist und die Transportkinetik der Ionen in der Festmasse gering ist.

2. Schnellladung ist schwieriger. Die Impedanz, Leitfähigkeit und andere Probleme der Batterie zeigen, dass der Innenwiderstand groß ist, was das Laden von Elektrizität behindert, und aufgrund des großen Innenwiderstands tritt während des Ladevorgangs ein Energieverlust auf. Dieser Teil der Energieverschwendung kann nicht ignoriert werden.

3. Der Selbstkostenpreis ist hoch. Die Kosten sind der größte Faktor, der die Kommerzialisierung verhindert. Ohne Gewinn gibt es keinen Markt. Der Prozess zur Vorbereitung von Festkörperbatterien ist nicht ausgereift genug und die Erfassung der Daten zur Batterieverwendung ist nicht umfassend. Nur bei der Elektrolytherstellung von Festkörperbatterien reicht die technische Unreife der beiden Kernprobleme der Fest-Festkörper-Grenzflächenoptimierung aus, um die Kosten für Festkörperbatterien hoch zu machen.

Forschungsfortschritt bei Festkörperbatterien

Vor nicht allzu langer Zeit erfuhr der Reporter vom Qingdao Science and Technology Bureau, dass das Qingdao Key Laboratory für Solarenergie und energiespeichertechnologie, das auf dem Qingdao-Institut für Energie- und Prozesstechnologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften basiert, das Designkonzept von innovativ vorschlug " Starre und flexible " Polymerelektrolyte. Ein Verbundelektrolytmaterialsystem wurde hergestellt, um eine Reihe von Festpolymerelektrolytsystemen mit ausgezeichneter umfassender Leistung herzustellen, die das Problem, dass die Eigenschaften von Polymerelektrolyten nicht ausgeglichen werden konnten, effektiv lösten, und ein neues Festelektrolytschlüsselmaterialsystem entwickelt. Es wird berichtet, dass die vom Labor entwickelte Festkörper-Lithiumbatterie die Tests der 8.000-Meter- und 11.000-Meter-Druckkammern des National Deep Sea Base Management Center durch Dritte bestanden hat.

Guo Yuguo, Forscher am Schlüssellabor für molekulare Nanostrukturen und Nanotechnologie des Instituts für Chemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, hat Fortschritte bei der Erforschung von Lithiummetallanoden, Festelektrolyten und Festkörperbatterien erzielt. Die Forscher schlugen vor und entwickelten eine In-situ-Behandlungstechnologie, um erfolgreich einen Lithiumphosphat-Festelektrolyt-Grenzflächenfilm mit hohem Elastizitätsmodul und schneller Lithiumionentransportkapazität auf der Oberfläche von metallischem Lithium zu bilden, wodurch Lithiummetall und Elektrolyt effektiv reduziert werden. Die Reaktion hemmt das Wachstum von Lithiumdendriten, erreicht eine gleichmäßige Regulierung der Grenzfläche zwischen Metalllithium und Elektrolyt, steuert wirksam das Wachstum von Metalllithiumdendriten auf der Oberfläche der Kohlenstoffkugeln und verbessert die Verwendung von Lithium unter der Bedingung der Anode erheblich Kapazität ist nur 5% Überschuss. Der akku kann noch lange stabil gefahren werden.

Im August 2017 gaben Forscher aus Hitachi, Japan, bekannt, dass ihre Festkörperbatterietechnologie entwickelt wurde. Hitachi arbeitet mit einem unbekannten japanischen Batteriehersteller zusammen, um einige Details zu verfeinern und die Festkörperbatterie bis 2020 auf den Markt zu bringen.

Im Juni 2017 wurde eine von Toyota in den USA eingereichte Patentanmeldung für Festkörperbatterien mit der Nummer 20170179545 veröffentlicht. Studien haben gezeigt, dass die Festkörperbatterie aus einem schwefelhaltigen Festelektrolyten und einem elektrodenaktiven Material besteht, wobei die Zusammensetzung des Elektrolytmaterials vier Elemente wie Lithium, Phosphor, Schwefel und Jod enthält; und das positive Elektrodenmaterial enthält einen Phosphatester. Das Gewichtsverhältnis des Phosphats im positiven Elektrodenmaterial liegt im Bereich von 1 bis 30%. Die thermische Stabilität der Festkörper-Lithiumbatterie wird durch Zugabe eines Phosphatesters zum positiven Elektrodenmaterial verbessert. Im Juli plant Toyota den Verkauf von Elektrofahrzeugen mit Festkörperbatterien ab 2022.

Guo Yongsheng, F & E-Manager der Ningde Times, sagte, dass die Ningde-Ära die Technologie der nächsten Generation von Leistungsbatterien aktiv einsetzt, mehr in die Forschung und Entwicklung von Festkörper-Lithiumbatterien investiert und auch den Herstellungsprozess von Festkörperbatterien entwickelt. Zustand Batterien.

Die Ära der Festkörperbatterien ist angebrochen

Festkörperbatterien sind keine wirklich neuen Dinge. Bereits 2010 hat Toyota das Gebiet der Festkörperbatterien leise erkundet. Es hat sich jedoch nicht verbessert, bis das im Dezember 2016 beim US-Patentamt eingereichte Festkörperbatteriepatent endgültig genehmigt wurde, und es war ein Blockbuster, der die Schlagzeilen der wichtigsten Seiten gewann. Der Akademiker Chen Liquan von der Chinesischen Akademie für Ingenieurwissenschaften sagte auch, dass wenn die gesamte Festkörperbatterie noch nicht eingesetzt ist, sie die Gelegenheit zur Entwicklung verpassen wird.

Dr. Sun Liqing, Mitglied des National Engineering Laboratory of Electric Vehicles des Beijing Institute of Technology und Mitglied des Electric Vehicles Committee der China Electrotechnical Society, sagte, dass Festelektrolytbatterien die nächste Steckdose und der Hauptentwicklungstrend für neue sein werden Energiebatterien in der Zukunft.

Laut Wang Yan, Postdoktorand am MIT, und Gebulande · didaer, Professor für Material und Technik, werden Festelektrolyte zu "echten Spielverändernern" und schaffen die perfekte Batterie - Festelektrolytbatterien lösen die meisten Probleme Lithium-Ionen-Batterien, so dass das beste Gleichgewicht zwischen Batterielebensdauer, Sicherheit und Kosten.

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