Solid-State Batterien: déi nächst Generatioun Batterie Wee

Solid-State Batterien: déi nächst Generatioun Batterie Wee

De 14. Mee, laut "The Korea Times" an aner Medienberichter, plangt Samsung mat Hyundai ze kooperéieren fir elektresch Gefierer z'entwéckelen an Batterien an aner verbonne Autosdeeler fir Hyundai elektresch Gefierer ze liwweren. D'Medien viraussoen datt Samsung an Hyundai geschwënn en onverbindleche Memorandum vum Verständnis iwwer d'Batterieversuergung ënnerschreiwen. Et gëtt gemellt datt Samsung seng lescht Solid-State Batterie op Hyundai agefouert huet.

Laut Samsung, wann seng Prototyp Batterie voll gelueden ass, kann et en Elektroauto erlaben méi wéi 800 Kilometer gläichzäiteg ze fueren, mat enger Batterie Zyklus Liewen vu méi wéi 1,000 Mol. Seng Volumen ass 50% méi kleng wéi eng Lithium-Ion Batterie vun der selwechter Kapazitéit. Aus dësem Grond ginn Solid-State Batterien als déi gëeegent Batterie fir elektresch Gefierer an den nächsten zéng Joer ugesinn.

Am fréie Mäerz 2020 hunn Samsung Institut fir Advanced Study (SAIT) a Samsung Research Center vu Japan (SRJ) "High-energy long-cycling all-solid-state lithium metal batteries enabled by silver" am "Nature Energy" Magazin publizéiert. -Carbon Composite Anoden" hunn hir lescht Entwécklung am Beräich vun Solid-State Batterien agefouert.

Dës Batterie benotzt e festen Elektrolyt, deen net brennbar bei héijen Temperaturen ass an och de Wuesstum vu Lithium-Dendriten hemméiere kann fir Punkkuerzkreesser ze vermeiden. Zousätzlech benotzt et eng Sëlwer-Kuelestoff (Ag-C) Kompositschicht als Anode, déi d'Energiedicht op 900Wh / L erhéijen kann, huet e laangt Zyklusliewen vu méi wéi 1000 Zyklen, an eng ganz héich Coulombe Effizienz (Laascht) an Entladungseffizienz) vun 99.8%. Et kann d'Batterie no enger eenzeger Bezuelung fueren. Den Auto ass 800 Kilometer gereest.

Wéi och ëmmer, de SAIT an de SRJ, déi de Pabeier publizéiert hunn, si wëssenschaftlech Fuerschungsinstituter anstatt Samsung SDI, déi sech op Technologie konzentréiert. Den Artikel klärt nëmmen de Prinzip, d'Struktur an d'Leeschtung vun der neier Batterie. Et gëtt virleefeg beurteelt datt d'Batterie nach ëmmer an der Labostadium ass a schwiereg ass a kuerzer Zäit ze masséieren.

Den Ënnerscheed tëscht Feststoffbatterien an traditionelle flëssege Lithium-Ionbatterien ass datt zolidd Elektrolyte benotzt ginn anstatt Elektrolyte a Separatoren. Et ass net néideg Lithium-intercalated graphite Anoden ze benotzen. Amplaz gëtt Metalllithium als Anode benotzt, wat d'Zuel vun den Anodenmaterial reduzéiert. Power Batterien mat méi héijer Kierperenergie Dicht (> 350Wh / kg) a méi Liewen (> 5000 Zyklen), souwéi speziell Funktiounen (wéi Flexibilitéit) an aner Ufuerderunge.

Déi nei Systembatterien enthalen Solid-State Batterien, Lithium Flow Batterien, a Metall-Loft Batterien. Déi dräi Solid-State Batterien hunn hir Virdeeler. Polymer Elektrolyte sinn organesch Elektrolyte, an Oxide a Sulfide sinn anorganesch Keramik Elektrolyte.

Wann Dir déi global Solid-State Batteriefirmen kuckt, ginn et Start-ups, an et ginn och international Hiersteller. D'Firmen sinn eleng am Elektrolytsystem mat verschiddene Iwwerzeegungen, an et gëtt keen Trend vum Technologiefloss oder Integratioun. Am Moment sinn e puer technesch Strecken no bei de Bedéngungen vun der Industrialiséierung, an d'Strooss fir d'Automatiséierung vu Feststoffbatterien ass amgaang.

Europäesch an amerikanesch Firmen léiwer Polymer- an Oxidsystemer. Déi franséisch Firma Bolloré huet d'Leedung an der Kommerzialiséierung vu Polymer-baséiert Solid-State Batterien geholl. Am Dezember 2011 sinn hir elektresch Gefierer ugedriwwen duerch 30kwh Solid-State Polymer Batterien + elektresch Duebelschicht Kondensatoren an de gemeinsame Autosmaart agaangen, wat déi éischte Kéier op der Welt war. Kommerziell Solid-State Batterien fir EVs.

Sakti3, en Dënn-Filmoxid Solid-State Batterie Hiersteller, gouf vum britesche Hausgerätsgigant Dyson am Joer 2015 kaaft. Produktiounsprodukt fir eng laang Zäit.

Dem Maxwell säi Plang fir Solid-State Batterien ass fir d'éischt op de klenge Batteriemaart anzeginn, se am Joer 2020 ze masséieren, a se am Beräich vun der Energielagerung am Joer 2022 ze benotzen. staark Batterien op kuerzfristeg. Trotzdem sinn semi-fest Batterie méi deier a gi virun allem a besonnesch Nofro Felder benotzt, wat grouss Uwendunge schwéier mécht.

Net-dënn-Film-Oxidprodukter hunn exzellent Gesamtleistung a sinn am Moment populär an der Entwécklung. Béid Taiwan Huineng a Jiangsu Qingdao si bekannte Spiller op dëser Streck.

Japanesch a koreanesch Firmen si méi engagéiert fir d'Industrialiséierungsproblemer vum Sulfidsystem ze léisen. Representativ Firmen wéi Toyota a Samsung hunn hiren Asaz beschleunegt. Sulfid Solid-State Batterien (Lithium-Schwefel Batterien) hunn kolossalen Entwécklungspotenzial wéinst hirer héijer Energiedicht an niddrege Käschten. Ënnert hinnen ass Toyota d'Technologie déi fortgeschratt. Et verëffentlecht Ampere-Niveau Demo Batterien an elektrochemesch Leeschtung. Zur selwechter Zäit hunn se och LGPS mat méi héijer Raumtemperaturkonduktivitéit als Elektrolyt benotzt fir e gréissere Batteriepack ze preparéieren.

Japan huet en nationale Fuerschungs- an Entwécklungsprogramm gestart. Déi villverspriechend Allianz ass Toyota a Panasonic (Toyota huet bal 300 Ingenieuren déi un der Entwécklung vu Solid-State Batterien involvéiert sinn). Et huet gesot datt et Solid-State Batterien bannent fënnef Joer wäert kommerzialiséieren.

De Kommerzialiséierungsplang vun All-Solidstate Batterien entwéckelt vun Toyota an NEDO fänkt un mat der Entwécklung vun All-Solid-State Batterien (éischt Generatioun Batterien) mat existéierende LIB upbeat a schiedlech Materialien. Duerno wäert et nei positiv an negativ Materialien benotzen fir d'Energiedicht ze erhéijen (nächst Generatioun Batterien). Toyota gëtt erwaart Prototypen vun Solid-State elektresch Gefierer an 2022 ze produzéieren, an Et wäert Solid-State Batterien an e puer Modeller benotzen an 2025. Am 2030, kann d'Energie Dicht 500Wh / kg erreechen Mass Produktioun Uwendungen erreechen.

Aus der Perspektiv vu Patenter, ënnert den Top 20 Patentbewerber fir Solid-State Lithium-Batterien, hunn d'japanesch Firmen 11. Toyota huet am meeschte applizéiert, 1,709 erreecht, 2.2 Mol déi vun der zweeter Panasonic. Déi Top 10 Firmen sinn all japanesch a südkoreanesch, dorënner 8 a Japan an 2 a Südkorea.

Aus der Perspektiv vum globalen Patent Layout vun Patenter sinn Japan, d'USA, China, Südkorea an Europa déi Schlëssellänner oder Regiounen. Zousätzlech zu lokalen Uwendungen huet Toyota déi bedeitendst Unzuel vun Uwendungen an den USA a China, respektiv 14.7% an 12.9% vun den Total Patentanwendungen.

D'Industrialiséierung vu Solid-State Batterien a mengem Land ass och ënner konstanter Exploratioun. No China d'technesch Streck plangen, am Joer 2020, Et wäert graduell zolidd electrolyte realiséieren, héich spezifesch Energie cathode Material Synthes, an dräi-zweedimensional Kader Struktur Lithium Legierung Konstruktioun Technologie. Et erkennt 300Wh / kg kleng Kapazitéit eenzeg Batterie Probe Fabrikatioun. Am Joer 2025 wäert Solid-State Batterie Interface Kontrolltechnologie 400Wh / kg grouss Kapazitéit eenzeg Batterieprobe a Grupptechnologie realiséieren. Et gëtt erwaart datt Solid-State-Batterien a Lithium-Schwefel-Batterien an 2030 masseproduzéiert a gefördert kënne ginn.

Déi nächst Generatioun Batterien am IPO Spendenaktiounsprojet vu CATL enthalen Solid-State Batterien. Laut NE Times Berichter erwaart CATL d'Massproduktioun vu Solid-State Batterien bis op d'mannst 2025 z'erreechen.

Am Ganzen ass d'Polymersystemtechnologie am meeschte reift, an dat éischt EV-Niveau Produkt ass gebuer. Seng konzeptuellen a viraussiichtlech Natur huet d'Beschleunigung vun Investitiounen an d'Fuerschung an d'Entwécklung vu Spätkomer ausgeléist, awer déi iewescht Limit vun der Leeschtung beschränkt de Wuesstum, an d'Verbindung mat anorganesche festen Elektrolyte wäert eng méiglech Léisung an der Zukunft sinn; Oxidatioun; Am Material System ass d'Entwécklung vun dënn-Film Zorte op Kapazitéit Expansioun a grouss-Skala Produktioun konzentréiert, an d'allgemeng Leeschtung vun Net-Film Zorte besser ass, déi de Schwéierpunkt vun aktuell Fuerschung an Entwécklung ass; Sulfid System ass de villverspriechendste Solid-State Batterie System am Beräich vun elektresche Gefierer, Awer an enger polariséierter Situatioun mat massivem Raum fir Wuesstum an onreift Technologie, ass d'Léisung vu Sécherheetsprobleemer an Interface Themen de Fokus vun der Zukunft.

D'Erausfuerderunge mat Solid-State Batterien sinn haaptsächlech:

• Käschten reduzéieren.
• Verbesserung vun der Sécherheet vu festen Elektrolyte.
• Erhalen Kontakt tëscht Elektroden an Elektrolyte während Opluedstatiounen an Entladung.

Lithium-Schwefel Batterien, Lithium-Loft an aner Systemer mussen de ganze Batteriestrukturrahmen ersetzen, an et gëtt ëmmer méi bedeitend Problemer. Déi positiv an negativ Elektroden vu Solid-State Batterien kënne weiderhin den aktuelle System benotzen, an d'Schwieregkeet vun der Realisatioun ass relativ kleng. Als Batterietechnologie vun der nächster Generatioun hunn Solid-State Batterien méi héich Sécherheet an Energiedicht a wäerten deen eenzege Wee an der Post-Lithium Ära ginn.