Ideały błyszczą w rzeczywistości: akumulatory solid-państwa będą produkowane masowo

Na tle globalnej transformacji energii nowe technologie energetyczne rozwijają się szybko. Akumulatory w całości, jako bardzo obiecująca technologia akumulatorów nowej generacji, stopniowo stają się przedmiotem branży. Niedawno producenci samochodów, tacy jak Changan Automobile i BYD ogłosili harmonogram instalacji akumulatorów w całej solidii, co wskazuje, że proces komercjalizacji akumulatorów w całości solidnym przyspiesza.

Baterie w stanie solidowym odnoszą się do akumulatorów litowo-jonowych, które wykorzystują elektrolity w stanie stałym. Jeśli chodzi o zasady robocze, nie różnią się one od tradycyjnych baterii litowych, ale ich rdzeń, elektrolity w stanie stałym, dają im wiele zalet w stosunku do tradycyjnych płynnych baterii litowych.

Pod względem wydajności bezpieczeństwa elektrolit tradycyjnych ciekłych akumulatorów litowych jest łatwopalny i lotny, co jest ważną przyczyną pożarów pojazdów elektrycznych, a nawet wybuchów. Solidny elektrolit stosowany w akumulatorach solidowych nie jest łatwopalny, co znacznie zmniejsza ryzyko spalania baterii i wybuchu oraz znacznie poprawia bezpieczeństwo. Na przykład niektóre baterie w stanie stałym mogą wytrzymać wysokie temperatury 1, 000 i mogą nadal dostarczać zasilanie, nawet jeśli narożnik zostanie wycięty.

Jeśli chodzi o gęstość energii, akumulatory w całym solidach mają oczywiste zalety. Gęstość energii tradycyjnych baterii litowych stopniowo zbliżała się do wąskiego gardła. Gęstość energii akumulatorów fosforanu litowego żelaza wynosi 150-210 WH/kg, a górna granica trójskładnikowych akumulatorów litowych wynosi około 350W/kg. Oczekuje się, że gęstość energii akumulatorów w stanie solidowym osiągnie ponad 500 Wh/kg. Na przykład gęstość energii baterii Jinzhongzhao All-Solid-State opracowana przez Changan Automobile może osiągnąć 400 Wh/kg, a zakres przelotowy przekracza 1500 kilometrów po całkowitym naładowaniu, co znacznie łagodzi niepokój zasięgu. Jednocześnie solidne elektrolity mogą wytrzymać wyższe napięcia, a objętość akumulatora można dalej zmniejszyć, co znacznie poprawia prędkość ładowania, i oczekuje się, że osiągnie zakres przelotowy 1, 000 po ładowaniu przez 10 minut.

Pod względem stabilności cyklu oraz wysokiej i niskiej temperatury akumulatory w całej temperaturze również działają dobrze. Jego żywotność cyklu może osiągnąć więcej niż 10 razy 000, który jest znacznie wyższy niż trójskładnikowe akumulatory litowe i akumulatory fosforanu litowego żelaza, i może utrzymać dobrą wydajność w środowiskach o wysokiej i niskiej temperaturze, skutecznie rozwiązując problem powolnego ładowania i szybkiej utraty mocy tradycyjnych baterii litowych w niskich temperaturach zimą.

Obecnie istnieją trzy główne trasy techniczne dla baterii w stanie stałym: polimery, tlenki i siarczki.

Elektrolity polimerowe należą do kategorii elektrolitów organicznych. Są elastyczne, mają dobre właściwości mechaniczne, są łatwe w przetworzeniu i tworzeniu, są wysoce kompatybilne z istniejącymi procesami wytwarzania elektrolitów płynnych, są łatwe do przygotowania cienkich warstw na dużą skalę i osiągnęły produkcję masy na małą skalę. Jednak ich przewodność jest niska w temperaturze pokojowej, zwykle między 10⁻⁷ a 10⁻⁴s/cm, i należy je podgrzewać do powyżej 60 stopni, aby poprawnie działać. Mają wąskie okno elektrochemiczne i stosunkowo słabą stabilność termiczną.

Elektrolity tlenkowe są stabilne w powietrzu, mają doskonałą stabilność termiczną, mogą wytrzymać wysokie temperatury powyżej 600 stopni, mieć wysoką wytrzymałość mechaniczną, mogą skutecznie hamować wzrost dendrytów litowych i są odpowiednie do dodatnich materiałów elektrod o wysokim napięciu, takich jak materiały trójspierowe o wysokiej nikielu. Koszt i trudność badań i rozwoju są stosunkowo niskie. Ma jednak również problem o niskiej przewodności jonowej. Przewodność w temperaturze pokojowej wynosi na ogół od 10⁻⁶ do 10⁻³s/cm, co należy ulepszyć poprzez spiekanie w wysokiej temperaturze lub dodawanie ciekłych elektrolitów, a impedancja interfejsu elektrodą jest wysoka, co powoduje krótką żywotność cyklu.

Elektrolity siarczkowe mają doskonałą wydajność i najwyższą przewodność jonową. Przewodność w temperaturze pokojowej może osiągnąć 10⁻²s/cm, który jest blisko poziomu ciekłych elektrolitów. Obsługują szybkie ładowanie i rozładowywanie, a teoretyczna gęstość energii przekracza 500W/kg. Są one kompatybilne z elektrodami ujemnymi litowymi, mają dobrą stabilność termiczną, mają miękką teksturę i mają silną plastyczność. Mają jednak słabą stabilność chemiczną i są łatwe do reakcji z wilgocią i tlenem w powietrzu w celu wytworzenia toksycznego gazu wodorowego. Są trudne do przygotowania i mają wysokie koszty produkcji.

Na całym świecie wiele firm zainwestowało w badania i rozwój i produkcję akumulatorów w całej solidnej i przyspieszyło swój układ. Japońscy producenci samochodów rozpoczęli wcześnie w badaniach i rozwoju baterii w stanie stałym.
Toyota Motors rozpoczął badania i rozwój baterii w stanie stałym już w 2006 r., A ostatnio ogłosiła, że ​​rozpocznie produkcję próbną w 2026 r. I masowej produkcji po 2030 r.;
Honda Motors ogłosiła, że ​​w styczniu 2025 r. Rozpocznie produkcję próbną akumulatorów w całej solidnej dla pojazdów elektrycznych; W tym roku Nissan planuje rozpocząć produkcję próbną akumulatorów stałych w zakładzie Yokohama i uruchomić pojazdy elektryczne wyposażone w akumulatory w całym solidnym stanie do 2028 roku.

Chińskie firmy również nie chcą pozostać w tyle. CATL zbudował pilotażową linię produkcyjną dla akumulatorów w całym solidnym stanie i obecnie prowadzi optymalizację procesu i weryfikację produktu. Oczekuje się, że produkuje masowe akumulatory w stanie solidowym na małą skalę w 2027 r.

BYD rozpoczął badania i rozwój akumulatorów w całej solidnej w 2013 r. I rozpoczął weryfikację wykonalności uprzemysłowienia baterii w stanie stałym, obejmując przełom technologii kluczowych materiałów, rozwój systemu komórek akumulatorowych i budowę linii produkcyjnej. Oczekuje się, że rozpocznie masową demonstrację i instalację akumulatorów w całym solidach w 2027 r. I osiągnie komercjalizację na dużą skalę po 2030 r.

Changan Automobile planuje uruchomić 8 samodzielnie rozwiniętych ogniw akumulatorowych, w tym płyn, pół-stały i stałe, do 2030 r., W celu uruchomienia prototypów funkcjonalnych w 2025 r. Oraz stopniowo wytwarzania masowych baterii w całym solidach w 2027 r.

GAC AION ogłosił, że osiągnie masową produkcję i instalację akumulatorów w całym solidach w 2026 r. I zostanie po raz pierwszy zainstalowany w wysokiej klasy marce Haobo;

Chery Automobile planuje osiągnąć instalację akumulatora w całym solidnym stanie w 2026 r. I na dużą masową produkcję w 2027 r.;

Grupa SAIC ogłosiła, że ​​akumulatory All-Solid-State będą produkowane masowo i dostarczone w 2026 r., A nowe samochody Zhiji wyposażone w akumulatory solidowe zostaną produkowane i dostarczone w 2027 r.

Z ogólnej perspektywy branżowej łańcuch przemysłu baterii w stanie stałym jest podobny do baterii płynnych, ukrywania zasilania surowców w górę, materiałów akumulatorowych i produkcji w środku streamu oraz dalszych obszarów aplikacji. Upstream zapewnia głównie zasoby metalowe, takie jak lit, kobalt i nikiel, a także materiały rdzeniowe dla elektrolitów w stanie stałym. Ma silną zależność od zasobów, wysokie bariery techniczne i wysokie koncentracja rynku. Midstream jest podstawowym ogniwem badań, rozwoju i produkcji baterii. Innowacja technologiczna jest kluczową siłą napędową, ale stoją przed problemami złożonych procesów i wysokiej presji. Dalsze dziedziny aplikacji są szerokie, obejmują nowe pojazdy energetyczne, magazynowanie energii, elektronikę konsumpcyjną i inne pól, o silnym wsparciu politycznym i ogromnym potencjałowi rynkowym.

Chociaż akumulatory w całym solidnym stanie mają szerokie perspektywy, wciąż stają przed wieloma wyzwaniami na drodze do masowej produkcji komercyjnej.

Na poziomie technicznym, chociaż poczyniono pewne postępy w stałych elektrolitach, dodatnich i ujemnych materiałach elektrod itp., Nadal istnieją pewne podstawowe problemy naukowe i problemy techniczne inżynieryjne, które należy pilnie rozwiązać. Na przykład, jak dalej poprawić przewodność jonową stałych elektrolitów, poprawić ich kompatybilność z metalem litowym i materiałami elektrod o wysokiej specyficznej energii oraz zbudować kompatybilny i stabilny interfejs stałych stałych. Różne drogi techniczne mają również własne niedociągnięcia, takie jak słaba stabilność chemiczna i trudność przygotowania elektrolitów siarczkowych oraz niska przewodność jonowa elektrolitów tlenkowych. Problemy te wymagają ciągłych inwestycji w badania i rozwój do pokonania.

Koszt jest również ważnym czynnikiem ograniczającym na dużą skalę zastosowania akumulatorów w całej solidnej. Obecnie koszt płynnych monomerów baterii litowo-jonowej wynosi około 0. 5 juanów na wat-godzinę, podczas gdy koszt materiałowy baterii stałych wynosi ponad 2 juan na wat. Koszt materiałowy 100- kilowatogodzinny pakiet baterii przekracza 200, 000 Yuan, który jest znacznie wyższy niż istniejące baterie płynne. Przykładając akumulatory siarczkowe jako przykład, surowe metal indium wymagane do jego produkcji jest drogie, a przygotowanie prekursorów siarczku litu jest trudne i kosztowne, co prowadzi do wysokiego całkowitego kosztu akumulatorów.

Na poziomie rynku akumulatory solidne, jako nowe produkty, potrzebują określonego czasu, aby uzyskać rozpoznanie i akceptację rynku. Chociaż mają zalety w gęstości energii i bezpieczeństwa, nadal istnieje miejsce na poprawę w porównaniu z tradycyjnymi bateriami litowymi pod względem żywotności cyklu. Ponadto, chociaż niektóre firmy osiągnęły dostawę próbki małej partii, nie złożyły jeszcze stabilnych zamówień, a faktyczne perspektywy wniosku występują niepewność.

Patrząc w przyszłość, oczekuje się, że akumulatory w całej solidnej odgrywają ważną rolę w wielu dziedzinach. W dziedzinie nowych pojazdów energetycznych znacznie poprawi zasięg przelotowy pojazdu, prędkość bezpieczeństwa i ładowania, promuje nowy przemysł pojazdów energetycznych na wyższy poziom i przyspieszy transformację elektryfikacji przemysłu motoryzacyjnego.

W dziedzinie magazynowania energii wysokiej gęstości energii i długiej żywotności cyklu akumulatorów w całości spółki pozwalają im skuteczniej przechowywać energię elektryczną, równoważenie podaży i popytu energii elektrycznej oraz zapewniają silne wsparcie dla dostępu na dużą skalę i stabilnego działania energii odnawialnej.

W dziedzinie elektroniki użytkowej akumulatory all-solid-państwa mogą sprawić, że urządzenia są cieńsze i trwałe oraz poprawić wrażenia użytkownika.

Wraz z ciągłym postępem technologii i rozwoju branży wydajność akumulatorów w całej solidnej będą nadal się poprawiać, a koszty oczekuje się stopniowego spadku. Ciągłe inwestycje i badania i rozwój wielu firm, a także promocja innowacji współpracy między przemysłem, środowiskiem akademickim i badaniami, przyspieszy przełom technologiczny i komercjalizację akumulatorów w całym solidnym stanie. Na poziomie polityki rządy różnych krajów stale zwiększają swoje wsparcie dla nowych technologii energetycznych, co stworzy również dobre środowisko polityczne dla rozwoju branży baterii w całym stanie.

Jako kluczowe wyżyny konkurencji w zakresie technologii akumulatorów nowej generacji, akumulatory w całym solidnym stanie stają przed wieloma wyzwaniami, takimi jak technologia, koszty i rynek, ale mają świetlaną przyszłość. W fali globalnej transformacji energetycznej i postępu technologicznego akumulatory All-Solid-State powinny stać się siłą podstawową promującą transformację magazynowania energii i wprowadzić nową erę magazynowania energii.