Kuasa bateri untuk menyegarkan industri kenderaan elektrik?

Nikkei Shimbun Jepun melaporkan pada 9 Disember bahawa Toyota sedang membangunkan bateri keadaan pepejal, yang boleh berjalan sejauh 500 kilometer setelah dicas, dan mengambil masa 10 minit untuk mengecas penuh, sekurang-kurangnya dua pertiga kurang daripada kenderaan elektrik tradisional. Toyota dijangka menjadi pengeluar kenderaan bateri keadaan pepejal pertama di dunia dalam pengeluaran besar-besaran, dan akan melancarkan kenderaan prototaip tahun depan.

Sebagai tambahan kepada berita Toyota, QuantumScape, sebuah syarikat yang dilaburkan bersama oleh Volkswagen dan Bill Gates, juga mengeluarkan teknologi bateri keadaan pepejal baharu, yang boleh mengecas 80% dalam 15 minit, meningkatkan ketumpatan tenaga sebanyak 50%, dan menahan julat yang lebih luas. suhu, serendah - 30 ℃. Volkswagen berkata bahawa matlamatnya adalah untuk mempunyai barisan pengeluaran bateri baharu menjelang 2025.

Jadi, apakah perbezaan antara bateri keadaan pepejal dan bateri tradisional?

Bateri litium tradisional: ia terdiri daripada elektrod positif, diafragma dan elektrod negatif, dan kemudian diisi dengan elektrolit.

Bateri keadaan pepejal: Bateri litium menggunakan elektrolit pepejal, dan bahan elektrolit sebahagian besarnya menentukan prestasi bateri litium keadaan pepejal.

Perbezaan utama antara keduanya ialah elektrolit dalam bateri keadaan pepejal adalah pepejal, yang bermaksud bahawa medium untuk penghijrahan ion litium antara elektrod positif dan negatif berubah daripada cecair kepada pepejal. Dengan peningkatan berterusan bahan katod, elektrolit pepejal boleh membuat koordinasi yang lebih baik, yang kondusif untuk meningkatkan ketumpatan tenaga sistem bateri.

Kelebihan bateri keadaan pepejal.

Disebabkan oleh penggunaan elektrolit pepejal, berbanding dengan bateri litium tradisional, bateri pepejal mempunyai ciri-ciri bukan pembakaran, rintangan suhu tinggi, tidak kakisan, tidak meruap, risiko kebakaran rendah dan ketumpatan tenaga yang tinggi.

Pengindustrian bateri keadaan pepejal.

Bateri keadaan pepejal dianggap sebagai penyelesaian terakhir kepada kebimbangan ketumpatan tenaga dan ketahanan bateri. Bateri keadaan pepejal mempunyai banyak kelebihan, tetapi ia tidak digunakan secara meluas kerana kosnya yang tinggi dan kapasiti pengeluaran yang rendah.

Pengkomersilan bateri keadaan pepejal mungkin tidak sepantas yang difikirkan orang. Pada 2019, Ningde Times berkata bahawa ia komited terhadap pembangunan semua bateri keadaan pepejal dan telah menghasilkan sampel, tetapi ia akan mengambil masa 10 tahun untuk dikomersialkan sepenuhnya, yang bermaksud ia jauh daripada pengeluaran berskala besar.

Jadual penggunaan bateri keadaan pepejal diramalkan.

-2021 akan menjadi tempoh inkubasi pasaran bateri keadaan pepejal. Perancangan dan penyelidikan dan pembangunan produk yang berkaitan akan dijalankan, dan pasaran masih akan dikuasai oleh bateri ternary.

-Dari 2021-2025, bateri keadaan pepejal akan memasuki peringkat awal penggunaan, dengan ketumpatan tenaga bateri mencapai 300-500Wh/kg, dan sebilangan kecil kenderaan elektrik mewah akan dilengkapi dengan bateri keadaan pepejal.

-Dari 2025 hingga 2030 atau lebih lama lagi, pasaran akan benar-benar matang, ketumpatan tenaga bateri keadaan pepejal akan melebihi 500Wj/kg, dan pengeluaran berskala besar akan benar-benar popular.

Secara amnya, semua bateri keadaan pepejal, terutamanya untuk aplikasi arus tinggi seperti kereta, adalah jauh daripada skala perindustrian dan memerlukan peningkatan dan kawalan kos selanjutnya.

Mengapa sesetengah orang mengatakan pengeluaran besar-besaran akan berlaku, manakala yang lain mengatakan ia akan mengambil masa 10 tahun?

Seperti yang anda mungkin rasa, "bateri keadaan pepejal" yang diiklankan pada masa ini untuk pengeluaran besar-besaran bukan semua bateri keadaan pepejal, tetapi bateri keadaan separa pepejal.

Bateri separa pepejal biasanya mempunyai elektrolit pepejal pada satu elektrod dan elektrolit cecair pada yang lain. Ramai orang yang bereksperimen dengan bateri separa pepejal adalah untuk kegunaan komersial yang cepat. Sebagai contoh, Toyota telah menetapkan sasarannya untuk membangunkan semua bateri pepejal untuk trem, tetapi mengatakan ia akan bermula secara beransur-ansur dengan bateri "separa pepejal".

Apabila Ning De berkata bahawa ia akan mengambil masa 10 tahun untuk pengeluaran berskala besar, dia maksudkan semua bateri keadaan pepejal, dan itulah matlamatnya.

Adakah bateri keadaan pepejal Toyota dan QuantumScape akan menimbulkan ancaman kepada syarikat pemula?

Dari perspektif pembangunan bateri keadaan pepejal.

Inovasi teknologi bateri di negara Eropah dan Amerika diketuai terutamanya oleh syarikat pemula. Oleh kerana perusahaan kecil bertanggungjawab untuk inovasi di negara Eropah dan Amerika, dan perusahaan besar menyelesaikan masalah inovasi melalui penggabungan dan pengambilalihan, tidak perlu meneroka secara meluas.

Jepun dikuasai oleh perusahaan kereta dan jentera tradisional, kerana perusahaan tradisional Jepun sangat berpandangan ke hadapan dan ingin mencuba mana-mana teknologi baharu.

China memasuki bidang bateri keadaan pepejal agak lewat. Walau bagaimanapun, kami percaya bahawa bateri keadaan pepejal tidak begitu mengagumkan seperti yang digambarkan oleh media. Walaupun terdapat jurang 1-2 tahun dalam penyelidikan dan pembangunan, ia tidak mencukupi untuk mengubah kedudukan syarikat bateri kuasa kepala.

Pertama, apabila bateri litium menjadi arus perdana, ia akan bertambah baik dengan cepat. Versi cecair semasa, atau, akan terus bertambah baik, terutamanya jika anda mendapat peningkatan 30% setiap tahun, 5 tahun, 10 tahun, kecekapan bateri yang dipertingkatkan akan serupa dengan bateri keadaan pepejal.

Kedua, teknologi bateri keadaan pepejal yang inovatif boleh disepadukan dengan mudah ke dalam perusahaan. Bateri keadaan pepejal juga merupakan laluan bateri litium. Pada laluan bateri litium, teknologi yang dipertingkatkan ini boleh dikumpulkan dengan mudah oleh perusahaan terkemuka. Untuk kejayaan teknologi bateri baharu, ambang dan risiko membina kilang adalah sangat tinggi, jadi ramai orang akan menjual teknologi itu kepada perusahaan terkemuka, yang boleh mengembangkan skala dengan cepat. Jurang teknologi relatif bateri keadaan pepejal adalah kecil, dan kelebihan kumpulan besar jelas lebih penting dalam pengkomersilan bateri keadaan pepejal.