Wie ist die aktuelle Entwicklung von Festkörperbatterien?

Festkörperbatterien beziehen sich auf Batterien, die unter Verwendung von Festkörperelektroden und Festkörperelektrolyten hergestellt werden. Im Gegensatz zu bestehenden Flüssigbatterien sind sie eine der Hauptrichtungen für die zukünftige Entwicklung neuer Energie-Fahrzeugbatterien. Vor kurzem, als der Volkswagen Konzern seinen Finanzbericht für das zweite Quartal bekannt gab, sagte der Vorstandsvorsitzende des Volkswagen Konzerns, Herbert Diss, dass Volkswagen plant, Festkörperbatterien unabhängig zu produzieren, und die Massenproduktion könnte 2024 oder 2025 beginnen. Spar- und New Energy Vehicle Technology Roadmap&", bis 2025 liegt das Energiedichteziel von Lithiumbatterien für reine Elektrofahrzeuge bei 400 Wh / kg und das Ziel für 2030 bei 500 Wh / kg. In Bezug auf die derzeit weit verbreitete ternäre Batterie macht es der in dieser Phase bestehende technische Engpass schwierig, die oben genannten Ziele zu erreichen.

Wenn die Energiedichte von Lithium-Leistungsbatterien das Ziel einer Energiedichte von mehr als 500 Wh / kg wie geplant erreichen soll, ist das vorhandene Flüssigelektrolyt-Batteriesystem möglicherweise machtlos. Als Route der Batterietechnologie der nächsten Generation für 500 Wh / kg ist die Forschung und Entwicklung von Festkörperbatteriesystemen zu einer starren Forderung geworden. Die mittel- und langfristige Entwicklung der neuen Energie-Automobilindustrie erfordert neue technische Reserven, und Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien werden voraussichtlich die dominierende Technologieroute für die nächste Generation von Kraft-Lithium-Batterien für Kraftfahrzeuge sein. Dies ist nicht nur eine wichtige Entwicklungsrichtung für Sekundärbatterien in der Zukunft, sondern derzeit auch eine wichtige Aufgabe.

Was sind die Vorteile von Festkörperbatterien gegenüber ternären Batterien? Erstens ist hinsichtlich der Energiedichte das elektrochemische Fenster von organischen Elektrolyten, die derzeit in ternären und anderen Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, begrenzt, und es ist schwierig, mit Metall-Lithium-Anoden und neu entwickelten Hochpotential-Kathodenmaterialien kompatibel zu sein. Festelektrolyte haben jedoch im Allgemeinen eine größere elektrische Kapazität als organische Elektrolyte. Das chemische Fenster hilft, die Energiedichte der Batterie weiter zu erhöhen. Zweitens ist das Volumen einer festen Batterie in Bezug auf das Volumen bei gleicher Energiedichte kleiner, da der Elektrolyt durch einen Festelektrolyten ersetzt wird. Bei gleicher Leistung werden Festkörperbatterien kleiner. Unter dem Umstand, dass die Energiedichte gleich bleibt, sind Masse und Volumen der Festkörperbatterie mit gleicher Ladung kleiner als die der Flüssigelektrolytbatterie. Nicht nur das, da sich in der Festkörperbatterie kein Elektrolyt befindet, ist es einfacher, sie abzudichten. Bei der Verwendung in Großgeräten wie Automobilen müssen keine zusätzlichen Kühlrohre, elektronischen Steuerungen usw. hinzugefügt werden, was Kosten spart und gleichzeitig das Eigengewicht reduziert. Nach Verwendung eines Festelektrolyten kann die Graphitelegativelektrode durch metallisches Lithium ersetzt werden, wodurch das Gewicht der gesamten Batterie erheblich reduziert wird.

Im Hinblick auf das Layout von Festkörperbatterien in verschiedenen Ländern ist Toyota technologisch weiter fortgeschritten. Im Jahr 2010 wurden Sulfid-Festkörperbatterien auf den Markt gebracht. 2014 erreichte die Energiedichte des experimentellen Prototyps der Batterie&400 Wh / kg. Im Februar 2017 erreichten die Patente für Festkörperbatterien von Toyota&30, weit mehr als andere Unternehmen. Laut Führungskräften von Toyota wird Toyota die Industrialisierung von Sulfid-Festkörperbatterien im Jahr 2020 realisieren. Darüber hinaus hat Samsung bestimmte Ergebnisse erzielt, indem Festelektrolyte auf Sulfidbasis verwendet wurden, um eine laminierte Vollfeststoff-Sekundärwicklung mit 2000 mAh und 175 Wh / kg zu testen Batterie.

Das inländische Unternehmen CATL ist auch in Bezug auf Sulfid-Festkörperbatterien relativ ausgereift und beschleunigt derzeit die Entwicklung von Sulfid-Festkörper-Lithiummetallbatterien für Elektrofahrzeuge. Darüber hinaus ist anzumerken, dass Ganfeng Lithium kürzlich das Pilotprojekt für Festkörperbatterien in der ersten Generation für Forschung und Entwicklung abgeschlossen hat und seine Proben die Inspektion des Automobile Inspection Center des China Automobile Research Institute bestanden haben Erfolgreicher Präzedenzfall in China, das international führend ist Der technologische Durchbruch wird voraussichtlich 2019 die Massenproduktion erreichen.

Festkörperbatterien haben im Vergleich zu ternären Batterien so viele Vorteile, warum konnten sie keine Massenproduktion erreichen? Der Schlüssel zu Festkörperbatterien sind Festkörperelektrolytmaterialien. Der wichtigste Grund für die Schwierigkeit bei der Entwicklung von Festkörperbatterien in diesem Stadium ist das Versagen von Elektrolytmaterialien, Durchbrüche zu erzielen. Keines der vorhandenen anorganischen Festelektrolyt- und Polymerelektrolytmaterialien weist eine hohe Ionenleitfähigkeit und mechanische Festigkeit auf, weist jedoch auch gute Verarbeitungseigenschaften auf.

Die technischen Probleme von Lithiumbatterien waren schon immer der Engpass, der die Entwicklung neuer Energiefahrzeuge einschränkte, und der Engpass, den Festkörperbatterien nur schwer zu überwinden sind, liegt auch in der Technologie. In der heutigen harten Konkurrenz von&in der Power-Lithium-Batterie-Industrie sind die Unternehmen, die wirklich das letzte Lachen haben, oft diejenigen, die Kerntechnologien beherrschen. Festkörperbatterien sind eine wichtige Richtung für die technologische Entwicklung in der Zukunft, und dies ist bereits der Konsens der Branche. Ob chinesische Unternehmen das nächste&"Hard Battle GG" gewinnen können; braucht noch die gemeinsamen Anstrengungen der Kollegen in der Branche.