Az ideálok ragyognak a valóságba: Az összes szilárdtest akkumulátorok tömegtermelésre kerülnek

A globális energia -átalakulás hátterében az új energiatechnológiák gyorsan fejlődnek. Az egész szilárdtest akkumulátorok, mint egy nagyon ígéretes következő generációs akkumulátor-technológia, fokozatosan az ipar fókuszában állnak. A közelmúltban az olyan autógyártók, mint a Changan Automobile és a BYD, bejelentették az összes szilárdtest akkumulátorok telepítési ütemtervét, jelezve, hogy az összes szilárdtest akkumulátorok forgalmazási folyamata felgyorsul.

Az összes szilárd állapotú akkumulátorok olyan lítium-ion akkumulátorokra vonatkoznak, amelyek szilárdtest elektrolitokat használnak. A munka alapelveit illetően nem különböznek a hagyományos lítium akkumulátoroktól, de maguk, szilárdtest elektrolitjaik számos előnyt biztosítanak számukra a hagyományos folyékony lítium akkumulátorokhoz képest.

A biztonsági teljesítmény szempontjából a hagyományos folyékony lítium akkumulátorok elektrolitja gyúlékony és illékony, ami az elektromos járművek és akár a robbanások fontos oka. Az összes szilárdtestű akkumulátorban használt szilárd elektrolit nem gyúlékony, ami jelentősen csökkenti az akkumulátor égésének és robbanásának kockázatát, és jelentősen javítja a biztonságot. Például néhány szilárdtest akkumulátor ellenállhat az 1, 000 fokos hőmérsékleteknek, és továbbra is az energiát adhatja meg, még akkor is, ha egy sarkot vágnak.

Az energia sűrűségét tekintve az összes szilárdtest akkumulátorok nyilvánvaló előnyökkel rendelkeznek. A hagyományos lítium akkumulátorok energia sűrűsége fokozatosan megközelítette a szűk keresztmetszetet. A lítium vas -foszfát akkumulátorok energia sűrűsége 150-210 WH/kg, a hármas lítium akkumulátorok felső határa körülbelül 350W/kg. Az összes szilárd állapotú akkumulátorok energia sűrűsége várhatóan több mint 500W/kg-ot fog elérni. Például a Changan Automobile által kifejlesztett Jinzhongzhao All-SoliD-SoliD-akkumulátor energia sűrűsége elérheti a 400Wh/kg-ot, és a hajózási tartomány meghaladja az 1500 kilométert, ha teljesen fel van töltve, ami nagymértékben enyhíti a tartomány szorongását. Ugyanakkor a szilárd elektrolitok ellenállnak a nagyobb feszültségeknek, és az akkumulátor térfogata tovább csökkenthető, ami nagymértékben javítja a töltési sebességet, és várhatóan 1, 000 kilométert fog elérni 10 percig.

A ciklus stabilitása és a magas és alacsony hőmérsékleti teljesítmény szempontjából az összes szilárdtest elem is jól teljesít. Kikerülési élettartama több mint 10, 000 időpontot érhet el, amely jóval magasabb, mint a hármas lítium akkumulátorok és a lítium vas -foszfát akkumulátorok, és jó teljesítményt nyújthat a magas és alacsony hőmérsékletű környezetben, hatékonyan megoldva a hagyományos lítium -elemek lassú töltésének problémáját és gyors energiaveszteségét az alacsony hőmérsékleteknél az alacsony hőmérsékleteknél.

Jelenleg három mainstream műszaki út létezik a szilárdtest akkumulátorokhoz: polimerek, oxidok és szulfidok.

A polimer elektrolitok a szerves elektrolitok kategóriájához tartoznak. Rugalmasak, jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, könnyen feldolgozhatók és kialakíthatók, nagyon kompatibilisek a meglévő folyékony elektrolit-termelési folyamatokkal, könnyen elkészíthetők vékony fóliákat nagymértékben, és kis méretű tömegtermelést értek el. Vezetőképességük azonban szobahőmérsékleten alacsony, általában 10 és 10⁻⁴/cm között, és ezeket a megfelelő működéshez 60 fok fölé kell melegíteni. Keskeny elektrokémiai ablakuk van és viszonylag rossz hőstabilitásuk van.

Az oxid elektrolitok stabilak a levegőben, kiváló hőstabilitással rendelkeznek, képesek ellenállni a 600 fok feletti magas hőmérsékleteknek, magas mechanikai szilárdsággal rendelkeznek, hatékonyan gátolhatják a lítium-dendritek növekedését, és alkalmasak nagyfeszültségű pozitív elektródaanyagokra, például nagy nikkel-hármas anyagokra. A K + F költsége és nehézsége viszonylag alacsony. Ugyanakkor az alacsony ionvezetőképesség problémája is van. A szobahőmérsékleten a vezetőképesség általában 10 és 10⁻3/cm között van, amelyet magas hőmérsékletű szintereléssel vagy folyékony elektrolitok hozzáadásával kell javítani, és az elektróda interfész-impedanciája magas, ami rövid ciklusú élettartamot eredményez.

A szulfid elektrolitok kiváló teljesítményűek és a legmagasabb ionvezetőképességgel rendelkeznek. A szobahőmérsékleten a vezetőképesség elérheti a 10⁻²/cm -t, amely közel áll a folyékony elektrolitok szintjéhez. Támogatják a gyors töltést és a kibocsátást, és az elméleti energia sűrűsége meghaladja az 500Wh/kg -ot. Kompatibilisek a lítiumfém negatív elektródokkal, jó hőstabilitással rendelkeznek, lágyak a textúrájukban és erős plaszticitásúak. Ugyanakkor rossz kémiai stabilitásuk van, és könnyen reagálhatók nedvességgel és oxigénnel a levegőben, hogy toxikus hidrogén -szulfid -gázt teremtsenek. Nehéz felkészülni és magas termelési költségekkel járnak.

Globális szinten sok vállalat befektetett az egész szilárdtest akkumulátorok kutatásába és fejlesztésébe és fejlesztésébe, és felgyorsította az elrendezését. A japán autógyártók a szilárdtest akkumulátorok kutatásának és fejlesztésének korai szakaszában kezdtek.
A Toyota Motors már 2006-ban kezdte meg a szilárdtest akkumulátor-kutatását és fejlesztését, és nemrégiben bejelentette, hogy 2026-ban és a tömegtermelést 2030 után kezdi el a kisméretű próbatermelés és a tömegtermelés;
A Honda Motors bejelentette, hogy 2025 januárjában megkezdi a tiszta elektromos járművek teljes szilárd állapotú akkumulátorainak próbatermelését; A Nissan azt tervezi, hogy az idén a Yokohama üzemében szilárdtestű akkumulátorok próbatermelését kezdi el, és 2028-ig elindítja az All-Solid-SoliD akkumulátorokkal felszerelt elektromos járműveket.

A kínai vállalatok szintén nem hajlandóak elmaradni. A CATL egy kísérleti gyártósort épített az egész szilárdtest akkumulátorokhoz, és jelenleg a folyamat optimalizálását és a termékek ellenőrzését végzi. Várhatóan 2027-ben kis méretben tömegesen gyártja az All-SoliD-SoliD akkumulátorokat.

A BYD 2013-ban megkezdte az egész szilárdtest akkumulátorok kutatását és fejlesztését, és megkezdte a szilárdtest akkumulátor-iparosodás megvalósíthatósági ellenőrzését, lefedve a kulcsfontosságú anyagtechnikai áttöréseket, az akkumulátor-sejtrendszer fejlesztését és a gyártási vonal felépítését. Várhatóan 2027-ben megkezdi a tömeges demonstrációt és az összes szilárdtest akkumulátorok telepítését, és 2030 után nagyszabású forgalmazást ér el.

A Changan Automobile 8 önfejlesztett akkumulátorcellát tervez, beleértve a folyadékot, félig szilárd és szilárd anyagot 2030-ra, 2025-ben a funkcionális prototípusok elindítására, és 2027-ben fokozatosan a tömegtermelésre.

A GAC AION bejelentette, hogy 2026-ban eléri az All-Solid állambeli akkumulátorok tömegtermelését és telepítését, és először a csúcskategóriás Haobo márkájába telepítik;

A Chery Automobile 2026-ban az egész szilárdtest akkumulátor telepítését és 2027-ben nagyszabású tömegtermelést tervez;

A SAIC Group bejelentette, hogy az összes szilárdtestű akkumulátorokat tömegtermeléssel készítik és 2026-ban szállítják, és a Zhiji új autókat, amelyek minden szilárdtestű akkumulátorral vannak felszerelve, tömegtermelésre kerülnek és 2027-ben szállítják.

Az iparág általános szempontjából a szilárdtest-elemi iparág lánca hasonló a folyékony akkumulátorokhoz, amelyek lefedik az upstream nyersanyag-ellátást, a középső akkumulátor anyagokat és a gyártást, valamint a downstream alkalmazási területeket. Az upstream elsősorban fémforrásokat, például lítiumot, kobaltot és nikkel-t, valamint a szilárdtest elektrolitok alapanyagát biztosítja. Erős erőforrás -függőséggel, magas technikai akadályokkal és magas piaci koncentrációval rendelkezik. A középső áramlás az akkumulátorkutatás, a fejlesztés és a gyártás alapvető összeköttetése. A technológiai innováció a legfontosabb hajtóerő, de összetett folyamatok és magas költségek problémáival szembesül. A downstream alkalmazási pályák szélesek, amelyek új energiájú járműveket, energiatárolót, fogyasztói elektronikát és egyéb területeket fednek le, erős politikai támogatással és hatalmas piaci potenciállal.

Noha az összes szilárdtestű akkumulátorok széles körű kilátásokkal rendelkeznek, még mindig sok kihívással néznek szembe a kereskedelmi tömegtermelés felé vezető úton.

Műszaki szinten, bár a szilárd elektrolitok, a pozitív és negatív elektródaanyagok stb. Elegendő előrelépése történt, még mindig vannak néhány alapvető tudományos problémák és mérnöki technikai problémák, amelyeket sürgősen meg kell oldani. Például, hogyan lehet tovább javítani a szilárd elektrolitok ionvezetőképességét, javíthatjuk azok kompatibilitását a lítiumfémekkel és a nagy specifikus energiaelektróda anyagokkal, és felépíthetnek egy kompatibilis és stabil szilárd szilárd felületet. A különböző műszaki útvonalaknak megvannak a saját hiányosságai is, például a rossz kémiai stabilitás és a szulfid elektrolitok előállításának nehézsége, valamint az oxid elektrolitok alacsony ionvezetőképessége. Ezek a problémák folyamatos K + F beruházást igényelnek a leküzdéséhez.

A költség szintén fontos tényező, amely korlátozza az összes szilárdtest akkumulátorok nagyszabású alkalmazását. Jelenleg a folyékony lítium-ion akkumulátor-monomerek költsége körülbelül 0. 5 jüan / watt óránként, míg a szilárdtest akkumulátorok anyagköltsége több mint 2 jüan / wattóra, nagyszabású tömegtermelés nélkül. A 100- kilowatt órás akkumulátor anyagköltsége önmagában meghaladja a 200-at, 000 jüan, amely sokkal magasabb, mint a meglévő folyékony akkumulátorok. A szulfid szilárdtest akkumulátorok példa szerint a termeléshez szükséges ritka fém indium drága, és a lítium-szulfid-prekurzorok előállítása nehéz és költséges, ami az akkumulátorok magas költségeihez vezet.

Piaci szinten a szilárdtest akkumulátoroknak, mint új termékeknek, bizonyos időre van szükségük a piacfelismerés és az elfogadás megszerzéséhez. Noha az energia sűrűségének és biztonságának előnyei vannak, a ciklus élettartama szempontjából még mindig van javulás a hagyományos lítium akkumulátorokkal összehasonlítva. Ezen túlmenően, bár egyes vállalatok elértek a kis tételű minták szállítását, még nem alakítottak ki stabil megrendeléseket, és a tényleges alkalmazási kilátásokban bizonytalanság van.

A jövőre nézve az egész szilárdtest akkumulátorok várhatóan fontos szerepet játszanak számos területen. Az új energia járművek területén jelentősen javítja a jármű hajózási tartományát, biztonsági és töltési sebességét, elősegíti az új energiamű járműveket magasabb szintre, és felgyorsítja az autóipar elektromos átalakulását.

Az energiatárolás területén az összes szilárdtestű akkumulátorok nagy energiájú sűrűségű és hosszú ciklusú élettartam-jellemzői lehetővé teszik számukra a villamos energia hatékonyabb tárolását, a villamosenergia-kínálat és a kereslet kiegyensúlyozását, és erőteljes támogatást nyújtanak a megújuló energia nagyszabású hozzáféréséhez és stabil működéséhez.

A fogyasztói elektronika területén az összes szilárdtest akkumulátorok az eszközöket vékonyabbá és tartósabbá tehetik, és javíthatják a felhasználói élményt.

A technológia folyamatos fejlődésével és az ipar fejlődésével az összes szilárdtestű akkumulátorok teljesítménye tovább javul, és a költségek várhatóan fokozatosan csökkennek. Számos vállalat folyamatos beruházása és K + F, valamint az ipar, a tudományos élet és a kutatás közötti együttműködési innováció előmozdítása felgyorsítja az összes szilárd állami akkumulátor technológiai áttörését és kereskedelmét. Politikai szinten a különféle országok kormányai folyamatosan növelik az új energiatechnológiák támogatását, amely szintén jó politikai környezetet teremt az egész szilárdtest akkumulátor-ipar fejlesztésére.

A következő generációs akkumulátor-technológiával kapcsolatos verseny kulcsfontosságú parancsnokaként az összes szilárdtest akkumulátorok több kihívással néznek szembe, mint például a technológia, a költségek és a piac, de fényes jövőjük van. A globális energiaátalakítás és a technológiai fejlődés hullámában az összes szilárdtest akkumulátorok várhatóan az alapvető erővé válnak az energiatárolás átalakításának elősegítésére és az energiatárolás új korszakában.