El ritmo de las baterías de litio ternarias reemplazadas por baterías de estado sólido es cada vez más rápido.
Recientemente, el Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de la Academia de Ciencias de China anunció que el proyecto especial "todo tipo de batería de estado sólido" liderado por el nano-líder liderado por él ha superado la prueba de aceptación. Este avance tecnológico promoverá aún más la aplicación a gran escala de baterías domésticas de litio completamente sólidos.
Tan pronto como salió esta noticia, inmediatamente causó una gran respuesta en la industria de las baterías.
Los expertos de la industria dijeron a la primera red eléctrica: "Con la ruta técnica actual de la batería de litio ternaria, el objetivo de 350Wh / kg para el monómero de densidad de energía de la batería de potencia es básicamente imposible de lograr en cinco años. Además, incluso si se realiza, la seguridad El sexo no se puede garantizar. Por lo tanto, si la comercialización de baterías de estado sólido puede llegar a tener éxito, tiene un impacto significativo en el futuro de la electrificación automotriz.
Como núcleo de los vehículos eléctricos, el avance en el campo de las baterías sin duda tendrá un gran impacto en el desarrollo de las baterías e incluso en el campo de la automoción. Entonces, ¿pueden las baterías de estado sólido reemplazar las baterías de litio ternarias inmediatamente?
Defectos naturales de las baterías de litio ternario: la densidad de energía y la estabilidad son contradictorias
"Una sola compañía tuvo 60 explosiones de combustión de vehículos eléctricos el año pasado". En el Foro de Litio China-Japón-Corea, el director del Laboratorio de Materiales y Tecnología de Nueva Energía de la Universidad de Pekín reveló que el profesor Lu.
Su profesor cree que hay muchos defectos en la batería de litio ternaria, y el problema de seguridad es muy preocupante. "En términos de estructura química y estructura de la batería, el material ternario es muy propenso al calor. Existe un riesgo de explosión en la batería. Sin embargo, en esta etapa, no existe una solución perfecta para la seguridad y confiabilidad de la batería.
Además de los problemas de seguridad, en términos de aumentar el ángulo de resistencia de los vehículos eléctricos, la densidad de energía única de las baterías de litio ternarias está cerca del límite, y es difícil de romper. El proveedor de paquetes de baterías Zhengli Weilai, vicepresidente ejecutivo Zhou Nan, dijo a la primera eléctrica: "Ahora, ya sea una política de la industria o una demanda del mercado, los vehículos de nueva energía tienen altos requisitos en cuanto a la densidad de energía de las baterías de energía. Bajo el sistema de tecnología existente, para aumentar la densidad de energía, solo se pueden agregar materiales de níquel o CA, pero El alto níquel tiene una estabilidad térmica deficiente. Por lo tanto, una vez que aumenta la densidad de energía de una batería convencional, significa una disminución de la estabilidad. La reacción térmica interna de la batería será muy intensa y la seguridad se convierte en un gran problema.
Por esta razón, Xiao Chengwei, un experto del Grupo Nacional de Expertos del Plan Nacional '863' para la Conservación de Energía y Vehículos de Nueva Energía, ha declarado públicamente que la batería ternaria de iones de litio ha visto el 'techo' de densidad de energía, alto contenido de níquel, carbono. La celda de batería de litio del electrodo negativo de silicio debe tener una densidad de energía máxima de aproximadamente 300 Wh / kg, y los positivos y negativos no deben exceder los 20Wh / kg.
De acuerdo con la hoja de ruta de la tecnología de baterías eléctricas nacionales, el objetivo de densidad de energía única para baterías de iones de litio en 2020 es de 350 Wh / kg. Desde el punto de vista actual, este objetivo no se ha logrado.
Para garantizar la alta densidad de energía y la seguridad de la batería de potencia, el desarrollo del desarrollo de baterías de estado sólido ha traído luz y luz a la industria.
Compañías nacionales y extranjeras compiten por el diseño, las tendencias de baterías de estado sólido
Las baterías de estado sólido, como su nombre indica, son baterías que usan electrodos sólidos y electrolitos sólidos. Debido a que los electrodos y electrólitos de batería de estado sólido están hechos de materiales sólidos, sus electrolitos sólidos no son inflamables, no son corrosivos, no son volátiles, no tienen fugas y también vencen el litio. El fenómeno dendrítico, incluso si se calienta a una temperatura muy alta, no se incendiará, por lo que es más seguro. El automóvil con una batería de litio de estado sólido tendrá una probabilidad mucho menor de combustión espontánea. Se puede decir que es la próxima generación de baterías de energía para vehículos de nueva energía. Objeto ideal
En la actualidad, cada vez más empresas e instituciones de investigación nacionales y extranjeras se están centrando en baterías de litio de estado sólido, y muchos fabricantes de automóviles han revelado planes para construir vehículos eléctricos basados en baterías de estado sólido. Por ejemplo, Volkswagen ha anunciado planes para desarrollar una batería de estado sólido de 1000 km. Se espera que Toyota Motor complete la investigación y el desarrollo de baterías de estado sólido en 2022 y planea lograr una producción en masa en 2030. El Ministerio de Economía y Economía de Japón anunció que aportará 1.600 millones de yenes en 2017, junto con Toyota, Honda, Nissan, Panasonic, GS Yuasa, Toray, Asahi Kasei, Mitsui Chemicals, Mitsubishi Chemical y otras principales fuerzas de la cadena industrial doméstica, desarrollan conjuntamente baterías de estado sólido, esperan alcanzar 800 kilómetros de resistencia en 2030.
El académico Ouyang Minggao, el experto principal de la tecnología nacional clave de nuevos vehículos de energía, también señaló que muchos institutos de investigación nacionales y empresas están en el campo de las baterías de estado sólido. El Instituto Ningbo de Ciencia y Tecnología de Materiales de la Academia China de Ciencias está cooperando con Yanfeng Lithium Industry para promover su industrialización. Producción en masa de baterías de estado sólido.
Como el "corazón" de los vehículos de nueva energía, la batería de potencia sin duda determinará el futuro de los vehículos de nueva energía. Los expertos de la industria en general creen que el camino de desarrollo futuro de las baterías de energía es electrolitos de líquido, semisólido, sólido-líquido mezclado a estado sólido, y eventualmente logrará todo estado sólido. El proceso. Esto llevó a las startups, universidades, Tesla y otros gigantes bien conocidos a invertir e investigar en tecnología de baterías.
El horario de Toyota es relativamente confiable, y la producción de baterías de estado sólido puede tener que esperar hasta 2030.
Sin embargo, las baterías de estado sólido desean desarrollarse aún más y aún deben resolverse múltiples problemas.
Zhou Nan dijo a la primera eléctrica: "El electrolito sólido es la clave para el desarrollo de las baterías de estado sólido. Las baterías de estado sólido no tienen infiltración de líquidos y no necesitan un diafragma. Sólo usan electrolito sólido como separador y se colocan en las piezas polares positiva y negativa. El material de los materiales metálicos se vuelve especialmente crítico '.
Los materiales de electrolitos son el núcleo de la tecnología de baterías de litio de estado sólido. En la actualidad, la investigación de electrolitos sólidos se centra principalmente en tres tipos de materiales: polímeros, óxidos y sulfuros. Los polímeros tienen un buen rendimiento a altas temperaturas, y existen aplicaciones comerciales; ciclo del óxido Buen rendimiento, adecuado para la estructura flexible de la película; la conductividad del sulfuro es la más alta, es la dirección principal en el futuro.
Sin embargo, todavía hay varios desafíos específicos que deben superarse:
Primero, la conductividad de la interfaz, la conductividad de la batería de estado sólido se debe mantener a un nivel apropiado, no demasiado alto ni demasiado bajo, tales materiales son muy difíciles de desarrollar.
En segundo lugar, no hay ningún material compuesto que pueda considerarse de alta velocidad y carga rápida. Los materiales sólidos de electrolito utilizados ahora solo pueden adaptarse a una de las características.
Un experto de la industria que no quiso ser nombrado expresó el mismo punto de vista. Él cree: "El electrolito sólido tiene una alta resistencia eléctrica. Todavía hay algunos problemas que deben resolverse en términos de densidad de potencia. Es necesario comenzar con electrolitos sólidos y materiales positivos y negativos. No hay pequeños desafíos en términos de conductividad, tasa de batería, eficiencia de preparación de la batería y control de costos. Una vez que estos problemas puedan resolverse de manera efectiva, seguramente comenzará una nueva revolución de la batería en el futuro.
Dado que hay muchas dificultades, ¿cuánto tiempo se tarda en utilizar completamente las baterías de estado sólido en vehículos de nueva energía?
Ouyang Minggao dijo que se espera que todas las baterías de litio de estado sólido se rompan entre 2025 y 2030. En mayo de este año, Shinzuo Abe, gerente general de la división de motores de Toyota, reveló: 'Toyota espera fabricar baterías de estado sólido después de 2020 Sin embargo, si desea lograr la producción en masa de baterías de estado sólido, todavía debe esperar hasta 2030 '.
Zhou Nan, quien ha estado profundamente involucrado en la industria de las baterías durante más de diez años, dijo a la primera eléctrica: "De la experiencia del pasado, el plan de Toyota y la situación real son básicamente iguales. Tal vez en los últimos años, pueden La introducción de baterías de estado sólido, pero la capacidad específica es cómo, el costo no puede adaptarse al mercado, sino también para jugar un gran signo de interrogación.
