Hur är den nuvarande utvecklingen av halvledarbatterier?

Halvledarbatterier avser batterier som tillverkats med halvledarelektroder och halvledarelektrolyter. De skiljer sig från befintliga batterier i flytande form och är en av de viktigaste riktningarna för utvecklingen av nya batterier i framtiden. Nyligen, när Volkswagen-koncernen tillkännagav sin finansiella rapport för andra kvartalet, sa Volkswagen-koncernchefen Herbert Diss att Volkswagen planerar att självständigt producera solid state-batterier, och massproduktionen kan börja 2024 eller 2025. Enligt den nationella GG-kvoten; Energi- sparande och ny energifordonsteknik färdplan" ;, 2025, är energidensitetsmålet för litiumbatterier för rena elektriska fordon 400Wh / kg och målet 2030 är 500Wh / kg När det gäller det för närvarande allmänt använda ternära batteriet gör den tekniska flaskhalsen som finns i detta skede svårt att uppnå ovanstående mål.

Om energitätheten hos litiumbatterier ska uppnå målet om energitäthet större än 500Wh / kg enligt schemat, kan det befintliga flytande elektrolytbatterisystemet vara strömlöst. Som nästa generations batteriteknik för 500Wh / kg har forskning och utveckling av solid state-batterisystem blivit en hård efterfrågan. Den medellånga och långsiktiga utvecklingen av den nya energibilsindustrin kräver nya tekniska reserver, och solid-state litiumjonbatterier förväntas bli den dominerande teknikvägen för nästa generation bilbatteri. Det är inte bara en viktig utvecklingsriktning för sekundära batterier i framtiden utan också en viktig uppgift för närvarande.

Vilka är fördelarna med solid state-batterier jämfört med ternära batterier? Först och främst, när det gäller energitäthet, är det elektrokemiska fönstret för organiska elektrolyter som för närvarande används i ternära och andra litiumjonbatterier begränsat, och det är svårt att vara kompatibelt med metalllitiumanoder och nyutvecklade högpotentiella katodmaterial. Fasta elektrolyter har emellertid i allmänhet en bredare elektrisk kapacitet än organiska elektrolyter. Det kemiska fönstret hjälper till att ytterligare öka batteriets energitäthet. För det andra, när det gäller volym, eftersom elektrolyten ersätts med en fast elektrolyt, kommer volymen på ett fast batteri att vara mindre under samma energitäthet. Med samma mängd ström blir halvledarbatterier mindre. Under den omständigheten att energitätheten förblir densamma kommer massan och volymen för halvledarbatteriet med samma laddning att vara mindre än för det flytande elektrolytbatteriet. Inte bara det, eftersom det inte finns någon elektrolyt i halvledarbatteriet, är det lättare att försegla det. När du använder den i storskalig utrustning som bilar är det inte nödvändigt att lägga till ytterligare kylrör, elektroniska reglage etc., vilket sparar kostnader samtidigt som den minskar sin egen vikt. Efter att ha använt en fast elektrolyt kan den grafitenegativa elektroden ersättas med metalliskt litium, vilket avsevärt minskar hela batteriets vikt.

Ur perspektivet för layouten för solid state-batterier i olika länder är Toyota mer avancerad inom teknik. Det lanserade sulfid-halvledarbatterier 2010. År 2014 nådde energitätheten för batteriets' s experimentella prototyp 400Wh / kg. Från och med februari 2017 nådde Toyota' s solid state-batterirelaterade patent 30, mycket högre än andra företag. Enligt Toyota-chefer kommer Toyota att realisera industrialiseringen av sulfid-halvledarbatterier 2020. Dessutom har Samsung också uppnått vissa resultat genom att använda sulfidbaserade fasta elektrolyter för att testproducera en 2000mAh, 175Wh / kg laminerad hel-solid sekundär batteri.

Det inhemska företaget CATL är också relativt moget med sulfid-halvledarbatterier och påskyndar för närvarande utvecklingen av sulfid-halvfast litiummetallbatterier för elbilar. Dessutom är det värt att notera att Ganfeng Lithium nyligen har slutfört första generationens pilotprojekt för solid state-batteriforskning och utveckling, och dess prover har passerat inspektionen av China Automobile Research Institute Automobile Inspection Center, och projektet har ingen framgångsrik praxis i Kina, som är internationellt ledande Det tekniska genombrottet förväntas uppnå massproduktion 2019.

Jämfört med ternära batterier har solid state-batterier så många fördelar, varför har de inte lyckats uppnå massproduktion? Nyckeln till solid state-batterier är solid-state elektrolytmaterial. Den viktigaste anledningen till svårigheten att utveckla solid state-batterier i detta skede är att elektrolytmaterial inte lyckas uppnå genombrott. Inget av de befintliga oorganiska fasta elektrolyt- och polymerelektrolytmaterialen har hög jonledningsförmåga och mekanisk hållfasthet, men har också goda bearbetningsegenskaper.

De tekniska problemen med litiumbatterier har alltid varit flaskhalsen som begränsar utvecklingen av nya energibilar, och flaskhalsen som solid state-batterier är svåra att bryta igenom ligger också inom tekniken. I dag är&# 39: s hårda konkurrens inom litiumbatteriindustrin, de företag som verkligen får det sista skrattet ofta de som behärskar kärnteknologier. Solid state-batterier är en viktig teknikutvecklingsriktning i framtiden, och det är redan branschens enighet. Huruvida kinesiska företag kan vinna nästa" hård kamp" behöver fortfarande gemensamma ansträngningar från kollegor i branschen.