Акумулятор живлення, щоб оновити індустрію електромобілів?

9 грудня японська газета Nikkei Shimbun повідомила, що Toyota розробляє твердотільну батарею, яка може пробігти 500 кілометрів після зарядки та займає 10 хвилин для повної зарядки, щонайменше на дві третини менше, ніж у традиційних електромобілів. Очікується, що Toyota стане першим у світі виробником автомобілів із твердотільними акумуляторами в масовому виробництві та випустить прототипи автомобілів наступного року.

На додаток до новин від Toyota, QuantumScape, компанія, спільно інвестована Volkswagen і Біллом Гейтсом, також випустила нову технологію твердотільного акумулятора, який може заряджатися на 80% за 15 хвилин, підвищувати щільність енергії на 50% і витримувати ширший діапазон впливів. температури до -30 ℃. Volkswagen заявив, що його мета - мати нову лінію з виробництва акумуляторів до 2025 року.

Отже, яка різниця між твердотільною батареєю та традиційною батареєю?

Традиційна літієва батарея: вона складається з позитивного електрода, діафрагми та негативного електрода, а потім заповнюється електролітом.

Твердотільна батарея: літієва батарея використовує твердий електроліт, і матеріал електроліту значною мірою визначає продуктивність твердотільної літієвої батареї.

Основна відмінність між ними полягає в тому, що електроліт у твердотільній батареї твердий, що означає, що середовище для міграції іонів літію між позитивним і негативним електродами змінюється з рідкого на тверде. Завдяки безперервному вдосконаленню катодних матеріалів твердий електроліт може покращити координацію, що сприяє підвищенню щільності енергії акумуляторної системи.

Переваги твердотільного акумулятора.

Завдяки використанню твердого електроліту, порівняно з традиційними літієвими батареями, тверді батареї мають такі характеристики, як негорючість, стійкість до високих температур, корозії, випаровування, низький ризик займання та висока щільність енергії.

Індустріалізація твердотільних батарей.

Твердотільна батарея вважається останнім рішенням проблеми щільності енергії та витривалості батареї. Твердотільний акумулятор має багато переваг, але він не отримав широкого застосування через високу вартість і низьку виробничу потужність.

Комерціалізація твердотільних батарей може бути не такою швидкою, як люди думають. У 2019 році видання Ningde Times заявило, що займається розробкою всіх твердотільних батарей і виготовило зразки, але для їх повної комерціалізації знадобиться 10 років, що означає, що вони далекі від масштабного виробництва.

Передбачено графік застосування твердотільного акумулятора.

-2021 рік стане інкубаційним періодом ринку твердотільних батарей. Буде проведено відповідне планування продукту та дослідження та розробки, і на ринку все ще домінуватимуть потрійні батареї.

-З 2021-2025 років твердотільні батареї перейдуть на початкову стадію застосування, щільність енергії батареї досягне 300-500 Вт-год/кг, і невелика кількість електромобілів високого класу буде оснащена твердотільними батареями.

- З 2025 по 2030 рік або навіть довше ринок стане справді зрілим, щільність енергії твердотільних акумуляторів перевищить 500 Вт·год/кг, а великомасштабне виробництво стане справді популярним.

Загалом, усі твердотільні батареї, особливо ті, що застосовуються під високим струмом, як-от автомобілі, далекі від масштабів індустріалізації та потребують подальшої модернізації та контролю за витратами.

Чому одні люди кажуть, що масове виробництво неминуче, а інші кажуть, що це займе 10 років?

Як ви можете здогадатися, «твердотільні батареї», які наразі рекламуються для масового виробництва, — це не всі твердотільні батареї, а напівтвердотільні батареї.

Напівтверді акумулятори зазвичай мають твердий електроліт на одному електроді та рідкий електроліт на іншому. Багато людей експериментують з напівтвердими батареями для швидкого комерційного використання. Наприклад, Toyota націлилася розробити повністю тверді батареї для трамваїв, але каже, що поступово почне з «напівтвердих» батарей.

Коли Нін Де сказав, що для великомасштабного виробництва знадобиться 10 років, він мав на увазі всі твердотільні батареї, і це було метою.

Чи стануть твердотільні батареї Toyota і QuantumScape загрозою для стартапів?

З точки зору розробки твердотільних батарей.

Інноваційні технології акумуляторів у європейських та американських країнах в основному очолюються стартапами. Оскільки малі підприємства несуть відповідальність за інновації в європейських та американських країнах, а великі підприємства вирішують інноваційні проблеми шляхом злиття та поглинання, немає потреби проводити широкі дослідження.

В Японії домінують традиційні автомобільні та машинобудівні підприємства, тому що японські традиційні підприємства дуже перспективні та хочуть випробувати будь-яку нову технологію.

Китай увійшов у сферу твердотільних акумуляторів відносно пізно. Однак ми вважаємо, що твердотільні батареї не такі вражаючі, як описують ЗМІ. Навіть якщо є проміжок в 1-2 роки в дослідженнях і розробках, цього недостатньо, щоб перевернути позицію головної компанії з виробництва батарей.

По-перше, коли літієві батареї стануть масовими, вони швидко вдосконалюватимуться. Поточна рідка версія, або, буде продовжувати вдосконалюватися, особливо якщо ви отримуєте 30% покращення щороку, 5 років, 10 років, покращена ефективність батареї буде подібна до твердотільної батареї.

По-друге, інноваційну технологію твердотільних батарей можна легко інтегрувати на підприємствах. Твердотільна батарея також є маршрутом літієвої батареї. На шляху літієвої батареї ці вдосконалені технології можуть бути легко зібрані провідними підприємствами. Для прориву нової технології акумуляторів поріг і ризик будівництва фабрики дуже високі, тому багато людей продадуть технологію провідним підприємствам, які можуть швидко розширити масштаб. Відносний технологічний розрив твердотільного акумулятора невеликий, і перевага великої партії, очевидно, більш важлива в комерціалізації твердотільного акумулятора.