Kas yra kietojo kūno baterijos?

Jau šių metų gegužę daugelis žiniasklaidos priemonių išpopuliarino 6 milijardų kietojo kūno baterijų projektą.

Vėliau kai kurios kietojo kūno baterijų įmonės paskelbė, kad 2027 m. pradės pramoniniu būdu visiškai kietojo kūno baterijas. Po to vyko įvairios spaudos konferencijos, kuriose buvo pranešta, koks gali būti didelis energijos tankis ir ciklo našumas. Dažnai galima išgirsti, kad tam tikros įmonės vienos ląstelės energijos tankis yra 700+Wh/kg.

Taigi, kas tiksliai yra kietojo kūno baterija? Kokį lygį dabar pasiekė rinka? Pabendravęs su daugybe aplinkinių draugų, pastebėjau, kad pirmoji koncepcija, kurią lengva supainioti su kietojo kūno akumuliatoriais, yra pusiau kietas ir visiškai kietas.

Galima teigti, kad beveik visi šiuo metu rinkoje cirkuliuojantys vadinamieji kietojo kūno akumuliatoriai yra pusiau kietojo kūno akumuliatoriai, tai yra kietojo ir skysčio mišinys. Tačiau išardžius daugybę kietojo kūno baterijų, buvo nustatyta, kad vadinamasis kieto ir skysčio mišinys iš tikrųjų sunkiai įžiūrimas ir yra beveik toks pat, kaip ir skystų baterijų. Net ir naudojant kai kuriuos tikslius apibūdinimus, sunku rasti įkalčių.

Yra dvi reprezentacinės Kinijos įmonės: Qingtao ir Weilan. Pagrindinė Qingtao sistema yra ličio geležies fosfatas (žinoma, jie taip pat turi trinarė sistemą), o Weilan atstovauja trinarė (žinoma, jie taip pat turi geležies ličio). Pirmoji daugiausia yra keraminės dangos technologija, o antroji reklamuojama kaip kietėjimo in situ technologija (akcentuojamas reklamavimas). Teigiama, kad Qingtao šiuo metu apyvartoje yra 380 Wh/kg elementų, o Weilan šiuo metu parduoda 350 Wh/kg 110 Ah talpos elementus.

O kietojo kūno akumuliatoriai? Kietojo kūno akumuliatoriai daugiausia skirstomi į oksidus, polimerus ir sulfidus (žinoma, yra ir halogenidų). Sprendžiant iš dabartinės pirmaujančių įmonių plėtros būklės, visas technologijų kelias yra sulfidas. Vadinamoji sulfidinė kietojo kūno baterija iš tikrųjų yra teigiamų ir neigiamų elektrodų medžiagų mišinys su elektrolitais ir rišikliais, kurie sudaro teigiamą elektrodą (žinoma, yra sauso ir drėgno metodų), o tada elektrolitas ir nedidelis kiekis rišiklis sumaišomas, kad susidarytų plėvelė (žinoma, yra sausas ir šlapias būdai). Jei tai šlapias metodas, sulfidų sistema yra labai jautri tirpiklių sistemai ir, žinoma, reikalingas specialus rišiklis. Galiausiai, teigiami ir neigiami elektrodai ir elektrolito membrana yra sukrauti sluoksnis po sluoksnio, kad susidarytų kietojo kūno akumuliatoriaus elementas. Kiekvienas iš šių procesų turi spragą, kuri blokuoja visų kietojo kūno baterijų industrializaciją.

Antras dalykas, kurį lengva supainioti, yra kietojo kūno akumuliatoriaus=didelis saugumas ir didelis energijos tankis

Tai yra didelis daugelio žmonių, įskaitant pramonės atstovus, nesusipratimas. Jie mano, kad kietojo kūno baterijos turi didelį energijos tankį. Daugelis žmonių, nepriklausančių šiai pramonei, dažnai sieja viltis su kietojo kūno akumuliatoriais, dažnai sakydami, kad „nebus skysčio, kai išeis visos kietojo kūno baterijos“. Tiesą sakant, taip nėra. Norėdami suprasti šią logiką, pirmiausia turime pradėti nuo energijos tankio sąvokos: energijos tankis=energija/svoris, o energiją lemia pati medžiaga, taigi baterijos elemento energijos tankį lemia medžiagų sistema. akumuliatoriaus.

Geležies-ličio baterijos šiuo metu yra 180Wh/kg. Kadangi trinarės baterijos skirstomos į daugybę sistemų, jų energijos tankis iš esmės yra 240-360 arba net 380 Wh/kg diapazone (daugiau nei 285 Wh/kg reikia silicio pagrindu pagamintų medžiagų). Žinoma, ličio kobalto oksido sistema iš esmės yra daugiau nei 200 energijos tankių. Dabar daugelis energijos tankio propagandos rinkoje pasiekė 450, 500, 600 ar net 700 Wh/kg ar daugiau. Iš esmės neigiamo elektrodo medžiaga yra ličio metalas arba neigiamo elektrodo nėra. Tai bendra energijos tankio būsena. Visiškai kietojo kūno akumuliatorių teigiamos ir neigiamos elektrodų medžiagos nebuvo atskirtos nuo skystų žaliavų. Todėl visų kietojo kūno baterijų energijos tankis nebus didesnis nei skystų baterijų.

Didelė vertė, apie kurią visi kalba, iš tikrųjų grindžiama lūkesčiais, kad visos kietojo kūno baterijos gali naudoti ličio metalo neigiamus elektrodus, kad išsprendus saugos problemą būtų pasiektas didelis akumuliatoriaus elemento energijos tankis, tačiau šis sunkumas yra ne mažesnis nei problemos sprendimas. Skysto ličio metalo baterijų saugos problema. Todėl negalima teigti, kad kietojo kūno baterijų energijos tankis yra mažas. Priešingai, nuo tikrosios plėtros būklės, visų kietojo kūno baterijų energijos tankis bus mažesnis. Pirmasis kyla dėl didelės energijos sistemos medžiagų naudojimo, antrasis - dėl aktyvių medžiagų proporcijos, trečiasis - dėl elektrolito membranos storio, o ketvirtasis - dėl problemos, kad visi nemoka. šiuo metu skiriama daug dėmesio. Visiškai kietojo kūno akumuliatorių veikimui reikalingas aukšto slėgio spaustukas. Gnybtas padidins elektros įrangos svorį faktinio naudojimo metu ir taip tam tikru mastu sumažins akumuliatoriaus elemento energijos tankio pranašumą.

Apskritai, visų kietojo kūno baterijų saugumas labai pagerėjo (yra tikri bandymai), tačiau kaip sulfido kietojo kūno akumuliatorius su minkštos pakuotės pakavimo medžiaga, pats sulfidas yra medžiaga, kuri kelia didelį pavojų saugai. Antra, kietojo kūno akumuliatorių saugos gerinimas taip pat yra ribotas. Tai nėra savaime saugus. Tam tikru mastu tai vis tiek gali sukelti šiluminį akumuliatoriaus išjungimą.

Aukščiau pateiktas gana makroskopinis supratimas apie dabartines kietojo kūno baterijas, įskaitant visas kietojo kūno ir pusiau kietojo kūno baterijas. Žinoma, ilgalaikėje perspektyvoje visi kietosios būsenos vis dar yra optimistiški. Atsižvelgiant į dabartinę situaciją, didelės energijos skystųjų baterijų saugos problemų sprendimo sunkumas nebūtinai yra mažesnis nei sunkumas kuriant naujos kartos aukštos saugos kietojo kūno baterijas. Tikiu, kad bendromis tiekėjų ir pasrovių pramonės grandinių pastangomis galime įveikti status quo ir įgyvendinti revoliuciją.

Pastaba: dauguma šioje svetainėje perspausdintų straipsnių yra surinkti iš interneto. Straipsnių autorių teisės priklauso pirminiam autoriui ir pirminiam šaltiniui. Straipsnyje pateikiamos nuomonės skirtos tik dalinimuisi ir bendravimui. Jei kyla kokių nors problemų dėl autorių teisių, praneškite man ir aš laiku jas išspręsiu.