Батерија за да се освежи индустријата за електрични возила?

Јапонскиот Никеи Шимбун на 9 декември објави дека Тојота развива батерија во цврста состојба, која може да помине 500 километри откако ќе се наполни, и потребни се 10 минути за целосно полнење, најмалку две третини помалку од традиционалните електрични возила. Се очекува Toyota да стане првиот светски производител на возила со батерии со цврста состојба во масовно производство, а следната година ќе лансира прототипови на возила.

Покрај вестите на Тојота, QuantumScape, компанија која е заеднички инвестирана од Volkswagen и Бил Гејтс, исто така објави нова технологија за батерии во цврста состојба, која може да наполни 80% за 15 минути, да ја зголеми густината на енергија за 50% и да издржи поширок опсег на температури, дури - 30 ℃. Фолксваген соопшти дека неговата цел е да има нова линија за производство на батерии до 2025 година.

Значи, која е разликата помеѓу батеријата во цврста состојба и традиционалната батерија?

Традиционална литиумска батерија: се состои од позитивна електрода, дијафрагма и негативна електрода, а потоа се полни со електролит.

Батерија во цврста состојба: литиумската батерија користи цврст електролит, а електролитниот материјал во голема мера ги одредува перформансите на литиумската батерија во цврста состојба.

Главната разлика помеѓу двете е тоа што електролитот во батеријата во цврста состојба е цврст, што значи дека медиумот за миграција на литиум јони помеѓу позитивните и негативните електроди се менува од течен во цврст. Со континуираното надградување на катодните материјали, цврстиот електролит може да направи подобра координација, што е погодно за подобрување на енергетската густина на системот на батерии.

Предности на батеријата во цврста состојба.

Поради употребата на цврст електролит, во споредба со традиционалните литиумски батерии, цврстите батерии имаат карактеристики на несогорување, отпорност на висока температура, некорозија, неиспарување, низок ризик од пожар и висока енергетска густина.

Индустријализација на батерија со цврста состојба.

Батеријата во цврста состојба се смета за последно решение за вознемиреноста на густината и издржливоста на енергијата на батеријата. Батеријата во цврста состојба има многу предности, но не е широко користена поради високата цена и нискиот производствен капацитет.

Комерцијализацијата на цврстите батерии можеби не е толку брза како што мислат луѓето. Во 2019 година, Ningde Times рече дека е посветена на развојот на сите батерии во цврста состојба и дека има произведено примероци, но ќе бидат потребни 10 години за да бидат целосно комерцијализирани, што значи дека тие се далеку од големо производство.

Предвиден е распоредот за примена на батеријата во цврста состојба.

-2021 година ќе биде период на инкубација на пазарот на батерии со цврста состојба. Ќе се врши релевантно планирање на производи и истражување и развој, а на пазарот сè уште ќе доминираат тројни батерии.

-Од 2021-2025 година, батериите во цврста состојба ќе влезат во почетната фаза на примена, при што густината на енергијата на батериите ќе достигне 300-500 Wh/kg, а мал број електрични возила од високата класа ќе бидат опремени со батерии во цврста состојба.

-Од 2025 до 2030 година или уште подолго, пазарот ќе биде навистина зрел, густината на енергијата на батериите со цврста состојба ќе надмине 500 Wh/kg, а производството во големи размери ќе биде навистина популарно.

Општо земено, сите батерии во цврста состојба, особено оние за апликации со висока струја, како што се автомобилите, се далеку од обемот на индустријализацијата и имаат потреба од дополнителна надградба и контрола на трошоците.

Зошто некои луѓе велат дека масовното производство е неизбежно, додека други велат дека ќе бидат потребни 10 години?

Како што може да претпоставите, „батериите во цврста состојба“ кои моментално се рекламираат за масовно производство не се сите батерии во цврста состојба, туку полу-цврсти батерии.

Полуцврстите батерии обично имаат цврст електролит на едната електрода и течен електролит на другата. Многу луѓе кои експериментираат со полуцврсти батерии се за брза комерцијална употреба. На пример, Тојота се насочи кон развој на сите цврсти батерии за трамваи, но вели дека постепено ќе започне со „полуцврсти“ батерии.

Кога Нинг Де рече дека ќе бидат потребни 10 години за големо производство, мислеше на сите цврсти батерии и тоа беше целта.

Дали цврстите батерии на Toyota и QuantumScape ќе претставуваат закана за стартапите?

Од перспектива на развој на батерии во цврста состојба.

Иновацијата во технологијата на батерии во европските и американските земји е главно предводена од стартапи. Бидејќи малите претпријатија се одговорни за иновациите во европските и американските земји, а големите претпријатија ги решаваат проблемите со иновациите преку спојувања и аквизиции, нема потреба да се истражува опширно.

Во Јапонија доминираат традиционалните претпријатија за автомобили и машини, бидејќи јапонските традиционални претпријатија се многу напредни и сакаат да пробаат каква било нова технологија.

Кина релативно доцна влезе во полето на цврстата батерија. Сепак, веруваме дека батериите во цврста состојба не се толку импресивни како што го опишаа медиумите. Дури и ако има празнина од 1-2 години во истражувањето и развојот, тоа не е доволно да се преврти позицијата на главната компанија за батерии за напојување.

Прво, како што литиумските батерии стануваат мејнстрим, тие брзо ќе се подобрат. Тековната течна верзија или ќе продолжи да се подобрува, особено ако добивате 30% подобрување секоја година, 5 години, 10 години, подобрената ефикасност на батеријата ќе биде слична на батеријата во цврста состојба.

Второ, иновативната технологија за батерии во цврста состојба може лесно да се интегрира во претпријатијата. Батеријата во цврста состојба е исто така пат на литиумска батерија. На патот на литиумската батерија, овие подобрени технологии лесно можат да се соберат од водечките претпријатија. За пробивот на новата технологија за батерии, прагот и ризикот за изградба на фабрика се многу високи, така што многу луѓе ќе ја продаваат технологијата на водечки претпријатија, кои можат брзо да го прошират обемот. Релативната технолошка празнина на батеријата во цврста состојба е мала, а предноста на големата серија е очигледно поважна во комерцијализацијата на батеријата во цврста состојба.