By hoppt
Cietvielu akumulatori: nākamās paaudzes akumulatoru ceļš
14. maijā, saskaņā ar "The Korea Times" un citu plašsaziņas līdzekļu ziņojumiem, Samsung plāno sadarboties ar Hyundai, lai izstrādātu elektriskos transportlīdzekļus un nodrošinātu jaudas akumulatorus un citas savienotas automašīnu daļas Hyundai elektriskajiem transportlīdzekļiem. Mediji prognozē, ka Samsung un Hyundai drīzumā parakstīs nesaistošu saprašanās memorandu par akumulatoru piegādi. Tiek ziņots, ka Samsung iepazīstināja ar savu jaunāko cietvielu akumulatoru Hyundai.
Pēc Samsung domām, kad tā prototipa akumulators ir pilnībā uzlādēts, tas var ļaut elektromobilim nobraukt vairāk nekā 800 kilometrus vienlaikus ar akumulatora cikla darbības laiku vairāk nekā 1,000 reižu. Tā tilpums ir par 50% mazāks nekā tādas pašas ietilpības litija jonu akumulatoram. Šī iemesla dēļ cietvielu akumulatori tiek uzskatīti par vispiemērotākajiem elektrisko transportlīdzekļu jaudas akumulatoriem nākamajos desmit gados.
2020. gada marta sākumā Samsung Padziļināto pētījumu institūts (SAIT) un Samsung Japānas pētniecības centrs (SRJ) žurnālā "Nature Energy" publicēja "Augstas enerģijas ilgstošas darbības pilna cikla litija metāla akumulatorus, ko nodrošina sudrabs". -Oglekļa kompozītmateriālu anodi” iepazīstināja ar savu jaunāko attīstību cietvielu akumulatoru jomā.
Šajā akumulatorā tiek izmantots ciets elektrolīts, kas nav uzliesmojošs augstā temperatūrā, kā arī var kavēt litija dendrītu augšanu, lai izvairītos no caurduršanas īssavienojumiem. Turklāt tas izmanto sudraba-oglekļa (Ag-C) kompozītmateriālu slāni kā anodu, kas var palielināt enerģijas blīvumu līdz 900 Wh/L, tam ir ilgs cikla darbības laiks, kas pārsniedz 1000 ciklus, un ļoti augsta kuloniskā efektivitāte (uzlāde). un izlādes efektivitāte) par 99.8%. Tas var darbināt akumulatoru pēc viena maksājuma. Automašīna nobrauca 800 kilometrus.
Tomēr SAIT un SRJ, kas publicēja rakstu, ir zinātniskās pētniecības iestādes, nevis Samsung SDI, kas koncentrējas uz tehnoloģijām. Rakstā ir tikai izskaidrots jaunā akumulatora darbības princips, struktūra un veiktspēja. Sākotnēji tiek spriests, ka akumulators joprojām ir laboratorijas stadijā un būs grūti masveidā ražot īsā laikā.
Atšķirība starp cietvielu baterijām un tradicionālajām šķidrajām litija jonu baterijām ir tāda, ka elektrolītu un separatoru vietā tiek izmantoti cietie elektrolīti. Nav nepieciešams izmantot litija interkalētus grafīta anodus. Tā vietā kā anodu izmanto metāla litiju, kas samazina anoda materiālu skaitu. Jaudas akumulatori ar lielāku ķermeņa enerģijas blīvumu (>350Wh/kg) un ilgāku mūžu (>5000 cikli), kā arī ar īpašām funkcijām (piemēram, elastību) un citām prasībām.
Jaunās sistēmas baterijas ietver cietvielu baterijas, litija plūsmas baterijas un metāla-gaisa baterijas. Trīs cietvielu akumulatoriem ir savas priekšrocības. Polimēru elektrolīti ir organiskie elektrolīti, un oksīdi un sulfīdi ir neorganiskie keramikas elektrolīti.
Raugoties uz globālajiem cietvielu akumulatoru uzņēmumiem, ir jaunizveidoti uzņēmumi, un ir arī starptautiski ražotāji. Uzņēmumi ir vieni elektrolītu sistēmā ar dažādiem uzskatiem, un nav tehnoloģiju plūsmas vai integrācijas tendences. Pašlaik daži tehniskie ceļi ir tuvu industrializācijas apstākļiem, un turpinās ceļš uz cietvielu akumulatoru automatizāciju.
Eiropas un Amerikas uzņēmumi dod priekšroku polimēru un oksīdu sistēmām. Francijas uzņēmums Bolloré uzņēmās vadību uz polimēru bāzes cietvielu bateriju komercializācijā. 2011. gada decembrī tās elektriskie transportlīdzekļi, kurus darbina 30 kWh cietvielu polimēru akumulatori + elektriskie divslāņu kondensatori, ienāca koplietojamo automašīnu tirgū, kas bija pirmo reizi pasaulē. Komerciālie cietvielu akumulatori EV.
Plānkārtiņas oksīda cietvielu akumulatoru ražotāju Sakti3 2015. gadā iegādājās Lielbritānijas sadzīves tehnikas gigants Dyson. Uz to attiecas plānās kārtiņas sagatavošanas izmaksas un liela mēroga ražošanas grūtības, un nav bijis masu. ražošanas produkts ilgu laiku.
Maksvela plāns cietvielu akumulatoriem ir vispirms ienākt mazo akumulatoru tirgū, 2020. gadā tos ražot masveidā un 2022. gadā izmantot enerģijas uzglabāšanas jomā. Ātras komerciālas izmantošanas labad Maksvels vispirms var apsvērt iespēju izmēģināt daļēji cietās baterijas īstermiņā. Tomēr puscietās baterijas ir dārgākas un galvenokārt tiek izmantotas noteiktās pieprasījuma jomās, apgrūtinot liela mēroga lietojumus.
Neplānas plēves oksīda izstrādājumiem ir lieliska vispārējā veiktspēja, un tie pašlaik ir populāri izstrādes procesā. Gan Taivāna Huinenga, gan Jiangsu Qingdao ir labi zināmi spēlētāji šajā trasē.
Japānas un Korejas uzņēmumi ir vairāk apņēmušies risināt sulfīdu sistēmas industrializācijas problēmas. Pārstāvošie uzņēmumi, piemēram, Toyota un Samsung, ir paātrinājuši to izvēršanu. Sulfīda cietvielu akumulatoriem (litija-sēra akumulatoriem) ir milzīgs attīstības potenciāls to augstā enerģijas blīvuma un zemo izmaksu dēļ. Starp tiem Toyota tehnoloģija ir vismodernākā. Tas izlaida ampēru līmeņa Demo baterijas un elektroķīmisko veiktspēju. Tajā pašā laikā viņi arī izmantoja LGPS ar augstāku vadītspēju istabas temperatūrā kā elektrolītu, lai sagatavotu lielāku akumulatoru.
Japāna ir uzsākusi valsts mēroga pētniecības un attīstības programmu. Visdaudzsološākā alianse ir Toyota un Panasonic (Toyota ir gandrīz 300 inženieru, kas ir iesaistīti cietvielu akumulatoru izstrādē). Tā teica, ka piecu gadu laikā komercializēs cietvielu baterijas.
Toyota un NEDO izstrādātais visu cietvielu akumulatoru komercializācijas plāns sākas ar visu cietvielu akumulatoru (pirmās paaudzes akumulatoru) izstrādi, izmantojot esošos LIB optimistiskos un kaitīgos materiālus. Pēc tam tas izmantos jaunus pozitīvos un negatīvos materiālus, lai palielinātu enerģijas blīvumu (nākamās paaudzes baterijas). Paredzams, ka Toyota 2022. gadā ražos cietvielu elektrisko transportlīdzekļu prototipus, un 2025. gadā tā izmantos cietvielu akumulatorus dažos modeļos. 2030. gadā enerģijas blīvums var sasniegt 500 Wh/kg, lai panāktu masveida ražošanu.
No patentu viedokļa starp 20 labākajiem cietvielu litija akumulatoru patentu pieteicējiem Japānas uzņēmumi bija 11. Toyota pieteicās visvairāk, sasniedzot 1,709, kas ir 2.2 reizes vairāk nekā otrajam Panasonic. 10 populārākie uzņēmumi ir Japānas un Dienvidkorejas uzņēmumi, tostarp 8 Japānā un 2 Dienvidkorejā.
No patentu īpašnieku globālā patentu izkārtojuma viedokļa galvenās valstis vai reģioni ir Japāna, ASV, Ķīna, Dienvidkoreja un Eiropa. Papildus vietējiem pieteikumiem Toyota ir visnozīmīgākais pieteikumu skaits ASV un Ķīnā, kas veido attiecīgi 14.7% un 12.9% no visiem patentu pieteikumiem.
Arī cietvielu bateriju industrializācija manā valstī tiek pastāvīgi pētīta. Saskaņā ar Ķīnas tehnisko maršruta plānu 2020. gadā tas pakāpeniski realizēs cieto elektrolītu, augstas īpatnējās enerģijas katoda materiālu sintēzi un trīsdimensiju karkasa struktūras litija sakausējuma konstrukcijas tehnoloģiju. Tas atpazīs 300Wh/kg maza jaudas viena akumulatora parauga ražošanu. 2025. gadā cietvielu akumulatora saskarnes vadības tehnoloģija realizēs 400Wh/kg lielas ietilpības viena akumulatora parauga un grupas tehnoloģiju. Paredzams, ka cietvielu baterijas un litija sēra baterijas varēs ražot un reklamēt 2030. gadā.
Nākamās paaudzes akumulatori CATL IPO līdzekļu vākšanas projektā ietver cietvielu akumulatorus. Saskaņā ar NE Times ziņojumiem CATL sagaida cietvielu bateriju masveida ražošanu vismaz līdz 2025. gadam.
Kopumā polimēru sistēmas tehnoloģija ir visnobriedušākā, un ir dzimis pirmais EV līmeņa produkts. Tā konceptuālais un uz nākotni vērstais raksturs ir izraisījis novēlotu uzņēmumu ieguldījumu paātrinājumu pētniecībā un attīstībā, taču veiktspējas augšējā robeža ierobežo izaugsmi, un savienošana ar neorganiskiem cietiem elektrolītiem būs iespējamais risinājums nākotnē; oksidēšana; Materiālu sistēmā plānās kārtiņas veidu izstrāde ir vērsta uz jaudas paplašināšanu un liela mēroga ražošanu, un to veidu, kas nav plēves, vispārējā veiktspēja ir labāka, kas ir pašreizējās pētniecības un izstrādes uzmanības centrā; sulfīda sistēma ir visdaudzsološākā cietvielu akumulatoru sistēma elektrisko transportlīdzekļu jomā, taču polarizētā situācijā ar milzīgu izaugsmes iespēju un nenobriedušām tehnoloģijām nākotnes uzmanības centrā ir drošības un saskarnes problēmu risināšana.
Izaicinājumi, ar kuriem saskaras cietvielu akumulatori, galvenokārt ietver:
Litija-sēra akumulatoriem, litija-gaisam un citām sistēmām ir jānomaina viss akumulatora struktūras rāmis, un rodas arvien lielākas problēmas. Cietvielu bateriju pozitīvie un negatīvie elektrodi var turpināt izmantot pašreizējo sistēmu, un realizācijas grūtības ir salīdzinoši nelielas. Kā nākamās paaudzes akumulatoru tehnoloģijai cietvielu akumulatoriem ir augstāka drošība un enerģijas blīvums, un tie kļūs par vienīgo veidu pēclitija laikmetā.
atbildiet 6 stundu laikā, visi jautājumi ir laipni gaidīti!
