Patente de batería de plomo-ácido
Aunque los vehículos eléctricos tienen una historia de cien años, antes del siglo XXI, debido a las limitaciones en la tecnología de las baterías y el nivel tecnológico, los vehículos eléctricos nunca causaron un gran revuelo. No fue hasta principios del siglo XXI que la tecnología de baterías logró un gran avance y los países comenzaron a utilizar vehículos eléctricos a gran escala. En esta etapa, la densidad de la batería ha aumentado, la duración de la batería de los vehículos eléctricos ha mejorado rápidamente y el rendimiento energético del motor no es más débil que el de algunos vehículos de combustible de baja cilindrada. ?
Después de varios años de desarrollo, los vehículos eléctricos puros han ido mostrando gradualmente una tendencia de marca y escala. Estos son los principales factores que influyen en la gente a la hora de comprar coches. Actualmente existen muchas marcas que desarrollan y producen vehículos puramente eléctricos. Casi todas las marcas de automóviles quieren vincularse a nuevas fuentes de energía, e incluso Porsche ha lanzado su propio superdeportivo totalmente eléctrico. ?
Aunque la autonomía de muchos vehículos eléctricos puros puede alcanzar más de 500 km, el estilo de vida acelerado actual de las personas y las limitaciones de la batería y la tecnología de carga siempre han sido los mayores dolores de cabeza para los propietarios de vehículos eléctricos. Las baterías nuevas se han convertido en el objetivo final de las principales empresas automovilísticas en la siguiente etapa. En la medida en que avance la tecnología de las baterías, avanzará la nueva revolución energética. Esta es la primera fuerza impulsora de la nueva revolución energética en el futuro. ?
En la actualidad, la mayoría de los vehículos de combustible tienen una autonomía de unos 600 kilómetros. Para que los vehículos eléctricos cumplan con este estándar, la densidad de energía del sistema de batería existente debe aumentarse una vez y media, desde los 160 wh/kg generales a 400 wh/kg. Este es el comienzo de que los vehículos eléctricos reemplacen por completo a los vehículos de combustible. Este indicador significa una autonomía de 600 km, 80 kWh y un peso total de unos 200 kg. El peso actual es de unos 450-550 kg. ?
Pero las baterías de automóvil convencionales actuales, ya sean baterías de fosfato de hierro y litio o baterías ternarias de iones de litio, son baterías de iones de litio de electrolito líquido con una densidad de energía máxima teórica de 350wh/kg. Si se añaden varios sistemas de gestión de baterías, todo el sistema puede alcanzar los 300wh/kg, que es básicamente el límite. ?
Entonces, para resolver el problema de la densidad de energía de la batería y eliminar la ansiedad por el alcance, la solución final deben ser las baterías de estado sólido.
La batería de estado sólido es una tecnología de batería. A diferencia de las baterías de iones de litio y las baterías de polímero de iones de litio de uso común, las baterías de estado sólido son baterías que utilizan electrodos sólidos y electrolitos sólidos. Debido a que la comunidad científica cree que las baterías de iones de litio han llegado a sus límites, en los últimos años se ha considerado que las baterías de estado sólido son las que pueden heredar el estado de las baterías de iones de litio. La tecnología de baterías de litio de estado sólido utiliza un compuesto de vidrio compuesto de litio y sodio como material conductor para reemplazar el electrolito de las baterías de litio anteriores y mejorar en gran medida la densidad de energía de las baterías de litio. ?
En la carrera por producir vehículos eléctricos con baterías de estado sólido, Toyota parece haber tomado la delantera. Recientemente, Nikkei informó que el gigante automovilístico japonés planea hacer su debut en 2021. Toyota lidera el recuento de patentes de baterías de estado sólido, con más de 1.000 patentes relacionadas con esta tecnología. ?
Recientemente, Toyota ha demostrado sus logros en tecnología de baterías de estado sólido y planea lanzar modelos originales equipados con baterías de estado sólido en 2021.
Originalmente se planeó exhibir al público el prototipo de Toyota durante los Juegos Olímpicos de Tokio 2020, pero se pospuso hasta 2021 debido a la epidemia. Según los datos de las pruebas, el prototipo de batería de estado sólido de Toyota tiene una velocidad de carga mucho más rápida que las baterías de iones de litio. Solo tarda 15 minutos de cero a máximo y la duración de la batería alcanza los 500 kilómetros.
Se espera que el vehículo con batería de estado sólido producido en masa tenga una autonomía de hasta 1.000 kilómetros y un tiempo de carga de 10 minutos. Las baterías de estado sólido envejecen menos. El objetivo de Toyota es retener el 90% del rendimiento de la batería dentro de una vida útil de 30 años, permitiendo que los vehículos con baterías de estado sólido tengan una muy buena duración de la batería durante todo su ciclo de vida.
Mucha gente debe tener preguntas: ¿por qué no se producen en masa baterías tan buenas?
Principalmente porque todavía existen cuellos de botella en la producción de baterías de estado sólido.
La clave para las baterías de estado sólido son los materiales electrolíticos de estado sólido, lo que lleva a la etapa actual de estado sólido. La razón principal por la que las baterías son difíciles de desarrollar es que no ha habido avances en los materiales electrolíticos. Los electrolitos sólidos inorgánicos y los materiales de electrolitos poliméricos existentes no tienen una alta conductividad iónica, resistencia mecánica ni buenas propiedades de procesamiento.
Para ayudar a acelerar el desarrollo de esta tecnología, el gobierno japonés está considerando utilizar parte de un fondo de descarbonización recientemente creado de 2 billones de yenes (65.438 millones de dólares) para construir una infraestructura de producción de baterías de estado sólido en China. ¿Mitsui & Co., la empresa de gasolina Idemitsu? Empresas industriales como Kosan y Sumitomo Chemical se están preparando para producir electrolitos sólidos. Volkswagen dijo que producirá sus propias baterías de estado sólido para 2025, y Nissan espera producir prototipos de baterías de estado sólido para 2028.
Las empresas automotrices nacionales también han logrado grandes avances en el campo de las baterías de estado sólido. Ya en 2017, BAIC New Energy tomó la iniciativa en el lanzamiento de investigaciones sobre baterías de estado sólido y tecnología de combinación montada en vehículos. Estableció asociaciones con muchas empresas de baterías de estado sólido en el país y en el extranjero, llevó a cabo intercambios técnicos y aclaró direcciones de desarrollo. e identificó dificultades en la investigación y el desarrollo de baterías de estado sólido. Después de múltiples rondas de iteración del programa y pruebas repetidas, finalmente se depuró todo el vehículo y se sacó de la línea de producción, desde el concepto hasta la muestra, desde el laboratorio hasta la línea de producción de prueba y desde el banco. pruebas.
Recientemente, BAIC Blue Valley declaró en una plataforma interactiva que el proyecto de investigación y desarrollo de baterías de estado sólido de la compañía ha logrado ciertos avances y está realizando pruebas relacionadas con vehículos.
Sin embargo, los vehículos prototipo solo pueden considerarse, en el mejor de los casos, vehículos de prueba, no vehículos producidos en masa. En otras palabras, todos los vehículos con baterías de estado sólido aún se encuentran en la etapa de prueba y desarrollo. Según el progreso actual en investigación y desarrollo de baterías de estado sólido de varias marcas, incluso si Toyota las usa en vehículos producidos en masa como muy pronto, se espera que sea como mínimo 10 años. En cuanto a si otras tecnologías de baterías las superarán en los próximos 10 años, todavía no sabemos cuál será el camino futuro de las baterías de estado sólido.
Este artículo es de Autohome, el autor de Autohome, y no representa la posición de Autohome.