Alle Festkörperbatterien beginnen leise, sich auf dem heimischen Markt zu industrialisieren

Alle Festkörperbatterien beginnen leise, sich auf dem heimischen Markt zu industrialisieren

Neben der weiteren Erforschung der Energiedichte von Leistungsbatterien sind Festkörperbatterien ein Trend, und weltbekannte Automobilunternehmen wie Toyota und BMW haben in diesem Bereich investiert.

Gegenwärtig ist die Leistungsbatterie für die Industrialisierung üblicherweise eine Flüssigkeitsbatterie und ein flüssiges Material, das als Elektrolyt verwendet wird. Alle Festkörperbatterien verwenden, wie der Name schon sagt, feste Materialien als Elektrolyte. Verwandte Elektrolytmaterialien weisen im Allgemeinen drei Hauptkategorien von Polymeren, Oxiden und Sulfiden auf. Im Allgemeinen sind die positiven und negativen Materialien gleich, bei einem flüssigen Elektrolyten ist die Energiedichte besser als bei einem festen Elektrolyten. Aufgrund der Vorakkumulation und des Fortschritts von Industrie und Forschung hat die vollfeste Lithiumbatterie, die Festelektrolyt und Lithiummetallanodenmaterial verwendet, jedoch große kommerzielle Aussichten. Wenn das negative Elektrodenmaterial kein metallisches Lithium enthält, sollte es im engeren Sinne als "Lithium-Ionen-Batterie" bezeichnet werden. (Teil der anderen Kapitel dieses Artikels, die Verwendung der umgangssprachlichen Verwendung von "Lithiumbatterien" anstelle von "Lithiumionenbatterien" durch die Industrie.)

Laut Xu Xiaoxiong und Li Wei verwenden die Kathodenmaterialien aller Festkörperbatterien am 25. Dezember 2017, dem von WeChat veröffentlichten Konto "Corporate Name for All-Solid Lithium Batteries", im Allgemeinen Verbundwerkstoffe Elektroden, einschließlich Elektrodenaktivität. Substanz, Festelektrolyt, leitfähiges Mittel, die Industrie ist häufiger für die LiCoO2-, LiFePO4-, LiMn2O4-Forschung, die späte Entwicklung von Oxidoxid mit hohem Nickelgehalt, lithiumreiche positive Elektroden vom Mangan-basierten und Hochspannungs-Nickel-Mangan-Spinell-Typ oder Lithium -freies neues Kathodenmaterial. Die negativen Elektrodenmaterialien umfassen hauptsächlich Metalllithium, Kohlenstoffnegativelektrode und Oxid mit jeweils einer Länge, und das Metalllithiumnegativelektrodenmaterial ist aufgrund seiner hohen Kapazität und seines geringen Potentials eines der wichtigsten negativen Elektrodenmaterialien für alle festen Lithiumbatterien.

Wie oben erwähnt, beträgt die theoretische Lithium-Interkalationskapazität von Graphit, das als Hauptelektrodenmaterial für Leistungsbatterien verwendet wird, 0,372 Ah / g; während die theoretische spezifische Kapazität von metallischem Lithium 3,86 Ah / g beträgt. Daher erhöht die Verwendung von metallischem Lithium als negatives Elektrodenmaterial theoretisch die Energiedichte der Batterie stark. Wie im Artikel "Entspricht der Vollfeststoff-Lithiumbatterie" erwähnt, wird erwartet, dass die Vollfeststoff-Lithiumbatterie, die metallisches Lithium als negatives Elektrodenmaterial verwendet, eine Energiedichte von 300 bis 400 Wh / kg oder sogar mehr aufweist.

Die Festkörperbatterie ersetzt den organischen Elektrolyten durch einen anorganischen Festelektrolyten. Neben der Verbesserung der Energiedichte der Batterie trägt dies auch zur Verbesserung der Batteriesicherheit und der Lebensdauer bei. Es gibt jedoch immer noch einige praktische Schwierigkeiten im Industrialisierungsprozess. Beispielsweise ist die Verträglichkeit von metallischem Lithium mit Festelektrolyten schlecht, was die Leistung von metallischen Lithiumanodenmaterialien beeinflusst. In den letzten Jahren haben die Forschungsgemeinschaft und die Industrie viel Arbeit geleistet, um die Industrialisierung von Festkörperbatterien frühzeitig zu realisieren. In China haben viele Forschungsinstitute der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (einschließlich der chinesischen Universität für Wissenschaft und Technologie), der Universität für Wissenschaft und Technologie in Peking, des Forschungsinstituts für Nichteisenmetalle in Peking und anderer wissenschaftlicher Forschungseinrichtungen bestimmte Ergebnisse bei der Festkörperforschung erzielt Batterien.

Abbildung 53 zeigt die vom Ningbo Institute of Materials, Yaoxia Yin, Chinesische Akademie der Wissenschaften, vorgeschlagene Verbesserung des Designs einer Festkörper-Lithiumbatterie: Li10GeP2S12 mit hoher Lithiumionenleitfähigkeit und Li7P3S11 mit stabilem Lithiummetall zum Aufbau einer Doppelelektrolyt-Heterostruktur zur Realisierung von Metall Lithiumanode in Festkörperbatterie. Anwendungen. Darüber hinaus verwendete das Team nanostrukturiertes Multimetallsulfid Cu2ZnSnS4 als aktives Material für die positive Elektrode, wodurch die hohe Grenzflächenimpedanz, die durch den Raumladungsschichteffekt der oxidpositiven Elektrode und des Sulfidelektrolyten verursacht wird, erheblich gehemmt wurde. Gleichzeitig baut das zusammengesetzte Graphen einen Elektronenkanal auf, der seine zyklische Stabilität effektiv verbessert, und eine hervorragende Geschwindigkeitsleistung kann durch spezifische Zyklen von 100 und 300 Zyklen bei Stromdichten von 100 noch entladungsspezifische Kapazitäten von bis zu 544,6 und 233,9 mAh / g aufrechterhalten bzw. 1000 mA / g.

Es ist erfreulich festzustellen, dass in der Branche die Massenproduktion von Festkörperbatterien 2017 wichtige Durchbrüche erzielt hat. Wenn dies erfolgreich ist, wird dies die weitere Verbesserung der Leistung von Powerbatterien in China fördern.

Yanfeng Lithium gab im Zwischenbericht 2017 bekannt, dass das Unternehmen im ersten Halbjahr 2017 eine Reihe von hochrangigen Forschungs- und Entwicklungsmitarbeitern für Strombatterien eingestellt hat, darunter Dr. Xu Xiaoxiong. Dr. Xu Xiaoxiong ist ein maßgeblicher Experte auf dem Gebiet der Festkörper-Lithiumbatterien. Er diente als "All-Solid-State-Lithium-Ionen-energiespeicherbatterie" im "12. Fünfjahres" -Neufergiefeld des Ministeriums für Wissenschaft und Technologie und als Leiter des Nationalen 863-Programms sowie des Long -term power batterie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Projektleiter. Das Unternehmen gab am 6. Dezember 2017 bekannt, dass Zhejiang Feng Li, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft, in die Entwicklung einer Festkörper-Lithiumbatterie der ersten Generation mit einer Jahresleistung von 10.000 Watt (100 MW) mit eigenen Mitteln investieren wird mehr als 250 Millionen Yuan. Die Testproduktionslinie wird die Förderung und Markteinführung der ersten Produktgeneration bei den neuen Nutzfahrzeugnutzern durchführen. Die Bauzeit des Projekts beträgt 2 Jahre.

Guoneng Battery gab in seinem offiziellen öffentlichen WeChat-Konto bekannt, dass es am 12. Oktober 2017 mit der China Pingmei Shenma Group die Henan Pingmei Guoneng Lithiumbatterie Co., Ltd. in Henan Xinxiang gegründet hat. Gemäß dem Plan werden im Rahmen des Projekts insgesamt 10 GWh Festkörper-lithium-ionen-batterien gebaut. Das erste Phase-1GWh-Festkörper-Lithium-Ionen-Batterieprojekt wird 500 Millionen Yuan investieren und voraussichtlich Ende 2018 abgeschlossen sein. Nach Abschluss des Projekts wird es das weltweit erste vollautomatische Festkörper-Lithium bilden -ion Batterieproduktionslinie, Änderung der aktuellen internationalen Struktur der Lithium-Ionen-Batterieindustrie, Förderung des strategischen Ziels des 13. Fünfjahresplans für nationale energiebatterien, Beschleunigung des Aufbaus eines neuen Industriesystems und Einführung von High-End in die Branche . Das Feld bewegt sich ständig vorwärts.

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