Батареяҳои ҳолати сахт: масири насли ояндаи батарея

Батареяҳои ҳолати сахт: масири насли ояндаи батарея

Рӯзи 14 май, бино ба гузоришҳои "The Korea Times" ва дигар расонаҳо, Samsung ният дорад бо Hyundai ҳамкорӣ кунад, то мошинҳои барқиро таҳия кунад ва бо батареяҳои барқӣ ва дигар қисмҳои мошинҳои пайвастшуда барои мошинҳои барқии Hyundai таъмин кунад. ВАО пешгӯӣ мекунанд, ки Samsung ва Hyundai ба зудӣ як ёддошти тафоҳум оид ба таъмини батареяро имзо мекунанд. Гуфта мешавад, ки Samsung навтарин батареяи сахти худро ба Hyundai муаррифӣ кардааст.

Ба гуфтаи Samsung, вақте ки батареяи прототипи он пурра пур мешавад, он метавонад ба як мошини барқӣ имкон диҳад, ки дар як вақт беш аз 800 километрро тай кунад ва мӯҳлати гардиши батарея беш аз 1,000 маротибаро ташкил диҳад. Ҳаҷми он аз батареяи литий-ионии ҳамон иқтидор 50% хурдтар аст. Аз ин сабаб, дар даҳ соли оянда батареяҳои сахт барои мошинҳои барқӣ мувофиқтарин батареяҳо ҳисобида мешаванд.

Дар авоили марти соли 2020 Институти Таҳқиқоти Пешқадами Samsung (SAIT) ва Маркази Тадқиқотии Samsung-и Ҷопон (SRJ) дар маҷаллаи "Nature Energy" "Батареяҳои баланд-энергияи дарозмуддати тамоми сахти металлии литий, ки тавассути нуқра фаъол шудаанд" нашр карданд. -Анодхои композитии карбон» тачдизоти навтарини худро дар сохаи аккумуляторхои сахти сахт чорй карданд.

Ин батарея электролити сахтеро истифода мебарад, ки дар ҳарорати баланд оташгиранда нест ва инчунин метавонад афзоиши дендритҳои литийро боздорад, то ноқилҳои кӯтоҳи сӯрохро пешгирӣ кунад. Илова бар ин, он ҳамчун анод як қабати таркибии нуқра-карбон (Ag-C) -ро истифода мебарад, ки метавонад зичии энергияро то 900 Вт/л зиёд кунад, мӯҳлати давраи тӯлонии зиёда аз 1000 давра ва самаранокии кулон (заряд) хеле баланд дорад. ва самаранокии разряд) 99.8 фоизро ташкил дод. Он метавонад батареяро пас аз пардохти якдафъаина идора кунад. Мошин 800 километр масофаро тай кард.

Аммо, SAIT ва SRJ, ки ин мақоларо нашр кардаанд, на аз Samsung SDI, ки ба технология тамаркуз мекунад, муассисаҳои тадқиқотии илмӣ мебошанд. Мақола танҳо принсип, сохтор ва иҷрои батареяи навро равшан мекунад. Пешакӣ тахмин карда мешавад, ки батарея то ҳол дар марҳилаи лабораторӣ қарор дорад ва истеҳсоли оммавӣ дар як муддати кӯтоҳ душвор хоҳад буд.

Фарқи байни батареяҳои ҳолати сахт ва батареяҳои анъанавии моеъи литий-ион дар он аст, ки ба ҷои электролитҳо ва сепараторҳо электролитҳои сахт истифода мешаванд. Истифодаи анодҳои графитӣ бо литий-интеркалатсия шарт нест. Ба ҷои ин, литийи металлӣ ҳамчун анод истифода мешавад, ки шумораи маводи анодро кам мекунад. Батареяҳои пурқувват бо зичии баландтари энергияи бадан (>350 Вт/кг) ва умри дарозтар (>5000 давра), инчунин вазифаҳои махсус (ба монанди чандирӣ) ва дигар талабот.

Батареяҳои нави система батареяҳои ҳолати сахт, батареяҳои ҷараёни литий ва батареяҳои металлии ҳавоиро дар бар мегиранд. Се батареяи сахти дорои бартариҳои худро доранд. Электролитҳои полимерҳо электролитҳои органикӣ ва оксидҳо ва сульфидҳо электролитҳои сафолии ғайриорганикӣ мебошанд.

Агар ба ширкатҳои ҷаҳонии батареяҳои сахт назар андозем, стартапҳо ҳастанд ва истеҳсолкунандагони байналмилалӣ низ ҳастанд. Ширкатҳо дар системаи электролитӣ бо эътиқодҳои гуногун танҳоанд ва тамоюли ҷараёни технология ё ҳамгироӣ вуҷуд надорад. Дар айни замой баъзе маршрутхои техникй ба шароити индустрикунонй наздик буда, рохи автоматикунонии аккумуляторхои дурушт давом дорад.

Ширкатҳои аврупоӣ ва амрикоӣ системаҳои полимерӣ ва оксидиро афзалтар медонанд. Ширкати фаронсавии Bolloré дар тиҷоратикунонии батареяҳои сахти полимерӣ пешсаф буд. Моҳи декабри соли 2011 мошинҳои электрикии он бо батареяҳои полимерии 30 кВт + конденсаторҳои барқии дуқабата ба бозори муштараки мошинҳо ворид шуданд, ки бори аввал дар ҷаҳон буд. Батареяҳои сахти тиҷорӣ барои EVs.

Sakti3, як истеҳсолкунандаи батареяи сахти оксиди борик-филм, аз ҷониби бузургҷуссаи асбобҳои хонагии бритониёӣ Dyson дар соли 2015 ба даст оварда шудааст. Он ба арзиши тайёр кардани филми тунук ва душвории истеҳсоли миқёси калон вобаста аст ва ҳеҷ гуна оммавӣ вуҷуд надошт. махсулоти истехсолй барои муддати дароз.

Нақшаи Максвелл барои батареяҳои сахти сахт ин аст, ки аввал ба бозори хурди батареяҳо ворид шавад, онҳоро дар соли 2020 ба таври оммавӣ истеҳсол кунад ва онҳоро дар соли 2022 дар соҳаи нигоҳдории энергия истифода барад. Барои татбиқи босуръати тиҷоратӣ, Максвелл аввал метавонад кӯшиш кунад, ки ним батареяро истифода барад. батареяҳои сахт дар муддати кӯтоҳ. Бо вуҷуди ин, батареяҳои нимсахт гаронтаранд ва асосан дар соҳаҳои талабот истифода мешаванд, ки барномаҳои васеъмиқёсро душвор мегардонанд.

Маҳсулоти оксиди ғайрифилм дорои иҷрои аълои умумӣ доранд ва дар айни замон дар таҳия маъмуланд. Ҳарду Тайван Ҳуиненг ва Ҷянсу Циндао бозигарони маъруф дар ин роҳ мебошанд.

Ширкатхои Япония ва Корея ба халли проблемахои индустрикунонии системам сульфид бештар чидду чахд мекунанд. Ширкатҳои намояндагӣ аз қабили Toyota ва Samsung густариши худро суръат бахшиданд. Батареяҳои сульфидӣ (батареяҳои литий-сульфур) аз сабаби зичии баланди энергия ва арзиши пасти онҳо потенсиали бузурги рушд доранд. Дар байни онҳо технологияи Toyota пешрафтатарин аст. Он батареяҳои Demo-дараҷаи амперӣ ва иҷрои электрохимиявиро баровардааст. Ҳамзамон, онҳо инчунин LGPS-ро бо гузариши ҳарорати баландтари хона ҳамчун электролит барои омода кардани бастаи батареяи калонтар истифода бурданд.

Япония программам умумимиллии тадкикот ва конструкториро ба рох монд. Иттиҳод аз ҳама умедбахш Toyota ва Panasonic мебошанд (Тойота тақрибан 300 муҳандисро дар таҳияи батареяҳои сахти ҳолати сахт ҷалб мекунад). Он гуфт, ки он дар давоми панҷ сол батареяҳои сахти ҳолати тиҷоратӣ хоҳад кард.

Нақшаи тиҷоратӣ кардани батареяҳои ҳама ҳолати сахти аз ҷониби Toyota ва NEDO таҳияшуда аз таҳияи батареяҳои ҳама ҳолати сахт (батареяҳои насли аввал) бо истифода аз маводи мавҷудаи LIB ва зараровар оғоз меёбад. Пас аз он, он барои баланд бардоштани зичии энергия (батареяҳои насли оянда) маводи нави мусбӣ ва манфиро истифода мебарад. Интизор меравад, ки Toyota дар соли 2022 прототипҳои мошинҳои барқии сахтро тавлид кунад ва дар соли 2025 дар баъзе моделҳо батареяҳои сахти ҳолати сахтро истифода хоҳад кард. Дар соли 2030, зичии энергия метавонад ба 500 Вт/кг барои ноил шудан ба барномаҳои тавлиди оммавӣ бирасад.

Аз нуқтаи назари патентҳо, дар байни 20 довталабони беҳтарини патент барои батареяҳои литийи сахт, ширкатҳои ҷопонӣ 11 нафарро ташкил медиҳанд. Тойота аз ҳама бештар ба 1,709 муроҷиат кардааст, ки нисбат ба дуюми Panasonic 2.2 маротиба зиёдтар аст. Дар 10 ширкати беҳтарин ҳама Ҷопон ва Кореяи Ҷанубӣ, аз ҷумла 8 ширкат дар Ҷопон ва 2 ширкат дар Кореяи Ҷанубӣ мебошанд.

Аз нуқтаи назари тарҳбандии глобалии патенти соҳибон, Ҷопон, Иёлоти Муттаҳида, Чин, Кореяи Ҷанубӣ ва Аврупо кишварҳо ё минтақаҳои калидӣ мебошанд. Илова ба замимаҳои маҳаллӣ, Toyota шумораи бештари дархостҳо дар Иёлоти Муттаҳида ва Чин дорад, ки мутаносибан 14.7% ва 12.9% аз ҳаҷми умумии дархостҳои патентиро ташкил медиҳад.

Дар мамлакати ман индустрикунонии аккумуляторхои дурушт низ тад-кикоти доимй дорад. Тибқи нақшаи масири техникии Чин, дар соли 2020, он тадриҷан электролитҳои сахт, синтези маводи катодҳои энергетикии баланд ва технологияи сохтмони хӯлаи литийи сохтори чаҳорченакаро амалӣ хоҳад кард. Он истеҳсоли намунаи як батареяи иқтидори хурди 300 Вт/кгро эътироф мекунад. Дар соли 2025, технологияи идоракунии интерфейси батареяи сахти давлатӣ 400Wh / кг намунаи як батареяи иқтидори калон ва технологияи гурӯҳиро амалӣ хоҳад кард. Интизор меравад, ки батареяҳои сахти ҳолати сахт ва батареяҳои литий-сульфур дар соли 2030 ба таври оммавӣ истеҳсол ва пешбарӣ карда шаванд.

Батареяҳои насли оянда дар лоиҳаи фандрайзинги IPO аз CATL батареяҳои сахти ҳолати сахтро дар бар мегиранд. Тибқи гузоришҳои NE Times, CATL интизор аст, ки ҳадди аққал то соли 2025 ба истеҳсоли оммавии батареяҳои сахти ҳолати сахт ноил шавад.

Дар маҷмӯъ, технологияи системаи полимерӣ хеле пешрафта аст ва аввалин маҳсулоти дараҷаи EV тавлид мешавад. Табиати консептуалӣ ва дурандешонаи он боиси суръат бахшидан ба сармоягузорӣ дар тадқиқот ва коркарди шахсони дермонда шудааст, аммо маҳдудияти болоии корҳо афзоишро маҳдуд мекунад ва пайвастан бо электролитҳои сахти ғайриорганикӣ дар оянда ҳалли имконпазир хоҳад буд; оксидшавӣ; Дар системам мате-риалй, инкишофи навъхои тунук-плёнка ба васеъ кардани иктидорхо ва истехсоли микьёси калон нигаронида шуда, нишондихандахои умумии навъхои наа-фильм бехтар аст, ки ин дар маркази диккати тадкикот ва конструкторй мебошад; системаи сулфид системаи ояндадори батареяи сахти давлатӣ дар соҳаи мошинҳои барқӣ аст, Аммо дар як ҳолати қутбӣ бо ҳуҷраи азими рушд ва технологияи нобаробар, ҳалли масъалаҳои амният ва масъалаҳои интерфейси таваҷҷӯҳи оянда аст.

Мушкилотҳое, ки бо батареяҳои ҳолати сахт дучор мешаванд, асосан аз инҳо иборатанд:

• Кам кардани хароҷот.
• Баланд бардоштани бехатарии электролитҳои сахт.
• Нигоҳ доштани алоқа байни электродҳо ва электролитҳо ҳангоми пур кардан ва холӣ кардан.

Батареяҳои литий-сульфур, литий-ҳаво ва дигар системаҳо бояд тамоми чаҳорчӯбаи сохтори батареяро иваз кунанд ва мушкилоти бештар ва бештар назаррасанд. Электродҳои мусбат ва манфии батареяҳои ҳолати сахт метавонанд системаи ҷорӣро истифода баранд ва мушкилии татбиқ нисбатан ночиз аст. Ҳамчун технологияи насли ояндаи батарея, батареяҳои сахт дорои бехатарӣ ва зичии энергетикӣ мебошанд ва ягона роҳ дар давраи пас аз литий хоҳанд буд.