Bataraidhean solid-state: slighe bataraidh an ath ghinealach

Bataraidhean solid-state: slighe bataraidh an ath ghinealach

Air 14 Cèitean, a rèir "The Korea Times" agus aithisgean meadhanan eile, tha Samsung an dùil co-obrachadh le Hyundai gus carbadan dealain a leasachadh agus bataraidhean cumhachd agus pàirtean càr ceangailte eile a thoirt seachad airson carbadan dealain Hyundai. Tha na meadhanan a’ dèanamh a-mach gum bi Samsung agus Hyundai a’ soidhnigeadh a dh’ aithghearr meòrachan tuigse neo-cheangailteach air solar bataraidh. Thathas ag aithris gun tug Samsung a-steach am bataraidh solid-state as ùire aige gu Hyundai.

A rèir Samsung, nuair a tha am bataraidh prototype làn chosgais, faodaidh e leigeil le càr dealain barrachd air 800 cilemeatair a dhràibheadh ​​​​aig an aon àm, le beatha baidhsagal bataraidh còrr is 1,000 uair. Tha an tomhas-lìonaidh aige 50% nas lugha na bataraidh lithium-ion den aon chomas. Air an adhbhar seo, thathas den bheachd gur e bataraidhean stàite cruaidh na bataraidhean cumhachd as freagarraiche airson carbadan dealain anns na deich bliadhna a tha romhainn.

Tràth sa Mhàrt 2020, dh’ fhoillsich Institiud Samsung airson Sgrùdadh Adhartach (SAIT) agus Ionad Sgrùdaidh Samsung ann an Iapan (SRJ) “Bataraidhean meatailt lithium làn-lùth làn-lùth làn-lùth air an comasachadh le airgead” anns an iris “Nature Energy”. -Carbon composite anodes" a thug a-steach an leasachadh as ùire aca ann an raon bataraidhean stàite cruaidh.

Bidh am bataraidh seo a’ cleachdadh electrolyte cruaidh, nach gabh lasadh aig teòthachd àrd agus a dh’ fhaodadh casg a chuir air fàs dendrites lithium gus puncture chuairtean goirid a sheachnadh. A bharrachd air an sin, bidh e a’ cleachdadh còmhdach co-dhèanta airgead-carbon (Ag-C) mar an anod, a dh ’fhaodas an dùmhlachd lùtha àrdachadh gu 900Wh / L, le beatha rothaireachd fada nas motha na 1000 cearcall, agus èifeachdas coulombic fìor àrd (cosgais). agus èifeachdas sgaoilidh) de 99.8%. Faodaidh e am bataraidh a dhràibheadh ​​​​às deidh aon phàigheadh. Shiubhail an càr 800 cilemeatair.

Ach, tha an SAIT agus SRJ a dh’ fhoillsich am pàipear nan ionadan rannsachaidh saidheansail seach Samsung SDI, a tha ag amas air teicneòlas. Chan eil an artaigil a’ soilleireachadh ach prionnsapal, structar agus coileanadh a’ bhataraidh ùr. Thathas den bheachd tòiseachaidh gu bheil am bataraidh fhathast aig ìre obair-lann agus gum bi e duilich mòr-thoradh a dhèanamh ann an ùine ghoirid.

Is e an eadar-dhealachadh eadar bataraidhean stàite cruaidh agus bataraidhean lithium-ion leaghaidh traidiseanta gu bheil electrolytes cruaidh air an cleachdadh an àite electrolytes agus dealadairean. Chan eil e riatanach anodes graphite lithium-intercalated a chleachdadh. An àite sin, thathas a 'cleachdadh lithium meatailt mar an anod, a tha a' lùghdachadh an àireamh de stuthan anod. Bataraidhean cumhachd le dùmhlachd lùth bodhaig nas àirde (> 350Wh / kg) agus beatha nas fhaide (> 5000 cearcall), a bharrachd air gnìomhan sònraichte (leithid sùbailteachd) agus riatanasan eile.

Tha bataraidhean an t-siostaim ùr a’ toirt a-steach bataraidhean stàite cruaidh, bataraidhean sruthadh lithium, agus bataraidhean meatailt-adhair. Tha na buannachdan aca aig na trì bataraidhean stàite cruaidh. Tha electrolytes polymers nan electrolytes organach, agus tha ocsaidean agus sulfides nan electrolytes ceirmeag neo-organach.

A 'coimhead air na companaidhean bataraidh cruaidh-stàite cruinneil, tha companaidhean tòiseachaidh ann, agus tha luchd-dèanamh eadar-nàiseanta ann cuideachd. Tha na companaidhean nan aonar anns an t-siostam electrolyte le diofar chreideasan, agus chan eil gluasad sam bith ann de shruth teicneòlais no amalachadh. Aig an àm seo, tha cuid de shlighean teignigeach faisg air suidheachaidhean tionnsgalach, agus tha an rathad gu fèin-ghluasad bataraidhean stàite cruaidh air a bhith a’ dol air adhart.

Is fheàrr le companaidhean Eòrpach agus Ameireagaidh siostaman polymer agus ogsaid. Bha a’ chompanaidh Frangach Bolloré air thoiseach ann a bhith a’ malairteachadh bataraidhean stàite cruaidh stèidhichte air polymer. Anns an Dùbhlachd 2011, chaidh na carbadan dealain aca le cumhachd bho bataraidhean polymer 30kwh stàite cruaidh + capacitors dà-fhilleadh dealain a-steach don mhargaidh chàraichean co-roinnte, a ’chiad uair air an t-saoghal. Bataraidhean malairteach stàite cruaidh airson EVs.

Chaidh Sakti3, neach-dèanamh bataraidh stàite cruaidh film tana, fhaighinn leis an fhuamhaire inneal dachaigh Breatannach Dyson ann an 2015. Tha e an urra ri cosgais ullachadh film tana agus duilgheadas cinneasachadh mòr, agus cha robh tomad ann. toradh toraidh airson ùine mhòr.

Is e plana Maxwell airson bataraidhean stàite cruaidh a dhol a-steach don mhargaidh bataraidh beag an-toiseach, an cinneasachadh gu mòr ann an 2020, agus an cleachdadh ann an raon stòradh lùth ann an 2022. Air sgàth tagradh malairteach luath, is dòcha gum beachdaich Maxwell an-toiseach feuchainn air leth-bhreacan. bataraidhean cruaidh sa gheàrr-ùine. Ach, tha bataraidhean leth-chruaidh nas daoire agus tha iad air an cleachdadh sa mhòr-chuid ann an raointean iarrtas sònraichte, a’ dèanamh tagraidhean air sgèile mhòr duilich.

Tha coileanadh iomlan sàr-mhath aig toraidhean neo-tana-film ocsaid agus tha fèill mhòr orra ann an leasachadh an-dràsta. Tha an dà chuid Taiwan Huineng agus Jiangsu Qingdao nan cluicheadairean ainmeil air an t-slighe seo.

Tha companaidhean Iapanach is Coirèanais nas dealasach a thaobh fuasgladh fhaighinn air duilgheadasan tionnsgalach an t-siostam sulfide. Tha companaidhean riochdachail leithid Toyota agus Samsung air an cleachdadh a luathachadh. Tha comas leasachaidh mòr aig bataraidhean staid chruaidh sulfide (bataraidhean lithium-sulfair) air sgàth an dùmhlachd lùth àrd agus cosgais ìosal. Nam measg, is e teicneòlas Toyota an fheadhainn as adhartaiche. Leig e a-mach bataraidhean Demo ìre ampere agus coileanadh electrochemical. Aig an aon àm, chleachd iad cuideachd LGPS le giùlan teòthachd seòmar nas àirde mar an electrolyte gus pasgan bataraidh nas motha ullachadh.

Tha Iapan air prògram rannsachaidh is leasachaidh nàiseanta a chuir air bhog. Is e Toyota agus Panasonic an caidreachas as gealltanach (tha faisg air 300 innleadair aig Toyota an sàs ann a bhith a’ leasachadh bataraidhean stàite cruaidh). Thuirt iad gun dèanadh iad malairteachadh bataraidhean cruaidh taobh a-staigh còig bliadhna.

Tha am plana malairteachd de bataraidhean uile-làthaireach a chaidh a leasachadh le Toyota agus NEDO a’ tòiseachadh le bhith a’ leasachadh bataraidhean uile-stàite (bataraidhean ciad-ghinealach) a’ cleachdadh stuthan cronail agus lùthmhor LIB a th’ ann mar-thà. Às deidh sin, cleachdaidh e stuthan ùra adhartach is àicheil gus an dùmhlachd lùtha àrdachadh (bataraidhean an ath ghinealach). Thathas an dùil gun toir Toyota a-mach prototypes de charbadan dealain stàite cruaidh ann an 2022, agus cleachdaidh e bataraidhean cruaidh-stàite ann an cuid de mhodalan ann an 2025. Ann an 2030, faodaidh an dùmhlachd lùtha ruighinn 500Wh/kg gus tagraidhean mòr-chinneasachaidh a choileanadh.

Bho shealladh peutantan, am measg an 20 prìomh thagraiche peutant airson bataraidhean lithium stàite cruaidh, bha companaidhean Iapanach a’ dèanamh suas 11. Chuir Toyota a-steach airson a’ mhòr-chuid, a’ ruighinn 1,709, 2.2 uair nas àirde na an dàrna Panasonic. Tha na prìomh chompanaidhean 10 uile Iapanach agus Coirèanais a Deas, a’ toirt a-steach 8 ann an Iapan agus 2 ann an Coirea a Deas.

Bho shealladh cruth peutant cruinne luchd-peutant, is e Iapan, na Stàitean Aonaichte, Sìona, Coirea a Deas, agus an Roinn Eòrpa na prìomh dhùthchannan no roinnean. A bharrachd air tagraidhean ionadail, tha an àireamh as motha de thagraidhean aig Toyota anns na Stàitean Aonaichte agus Sìona, a’ dèanamh suas 14.7% agus 12.9% de na h-iarrtasan peutant iomlan, fa leth.

Thathas cuideachd a’ sgrùdadh gnìomhachas bataraidhean stàite cruaidh anns an dùthaich agam gu cunbhalach. A rèir plana slighe teignigeach Shìona, ann an 2020, bheir e gu buil electrolyte cruaidh, synthesis stuthan catod lùth sònraichte àrd, agus structar frèam trì-thaobhach teicneòlas togail lithium alloy. Aithnichidh e 300Wh/kg saothrachadh sampall bataraidh singilte le comas beag. Ann an 2025, bheir teicneòlas smachd eadar-aghaidh bataraidh stàite cruaidh gu buil 400Wh / kg sampall bataraidh singilte le comas mòr agus teicneòlas buidhne. Thathas an dùil gun tèid bataraidhean stàite cruaidh agus bataraidhean lithium-sulfair a thoirt gu buil agus a bhrosnachadh ann an 2030.

Tha bataraidhean an ath ghinealach ann am pròiseact togail-airgid IPO de CATL a’ toirt a-steach bataraidhean stàite cruaidh. A rèir aithisgean NE Times, tha CATL an dùil cinneasachadh mòr de bataraidhean stàite cruaidh a choileanadh ro 2025 co-dhiù.

Gu h-iomlan, is e teicneòlas siostam polymer an fheadhainn as aibidh, agus rugadh a ’chiad toradh ìre EV. Tha a nàdar bun-bheachdail agus adhartach air luathachadh tasgadh ann an rannsachadh agus leasachadh le daoine a tha a’ tighinn a-steach fadalach, ach tha an ìre as àirde de choileanadh a’ cuingealachadh fàs, agus bidh e na fhuasgladh comasach san àm ri teachd le bhith a’ dèanamh suas le electrolytes cruaidh neo-organach; oxidation; Anns an t-siostam stuthan, tha leasachadh seòrsaichean film tana ag amas air leudachadh comas agus cinneasachadh mòr, agus tha coileanadh iomlan seòrsaichean neo-film nas fheàrr, a tha mar fhòcas air rannsachadh is leasachadh gnàthach; Is e siostam sulfide an siostam bataraidh stàite cruaidh as gealltanach ann an raon charbadan dealain, Ach ann an suidheachadh polarichte le rùm mòr airson fàs agus teicneòlas neo-neònach, tha fuasgladh chùisean tèarainteachd agus cùisean eadar-aghaidh mar fhòcas san àm ri teachd.

Am measg nan dùbhlain a tha mu choinneamh bataraidhean stàite cruaidh tha:

• A 'lùghdachadh chosgaisean.
• A 'leasachadh sàbhailteachd electrolytes cruaidh.
• Cumail suas conaltradh eadar electrodan agus electrolytes aig àm cosgais agus sgaoileadh.

Feumaidh bataraidhean lithium-sulfair, lithium-adhair, agus siostaman eile frèam structar a 'bhataraidh gu lèir a chur an àite, agus tha barrachd is barrachd dhuilgheadasan ann. Faodaidh na dealanan dearbhach is àicheil de bhataraidhean stàite cruaidh cumail orra a’ cleachdadh an t-siostam gnàthach, agus tha an duilgheadas a thaobh coileanadh gu ìre mhath beag. Mar theicneòlas bataraidh an ath ghinealach, tha sàbhailteachd agus dùmhlachd lùth nas àirde aig bataraidhean stàite cruaidh agus bidh iad mar an aon dòigh anns an àm iar-lithium.