El alto coste de las baterías de estado sólido afecta el proceso de comercialización y la producción en masa es difícil

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Introducción

La densidad de energía de las baterías de estado sólido se ha mejorado enormemente. y su flexibilidad también ha permitido que sean posibles más formas de batería, y las baterías de estado sólido también tienen ventajas en materia de seguridad. Sin embargo, debido a factores como la tecnología y el costo, la producción en masa de baterías de estado sólido sigue siendo muy difícil.

Según el medio extranjero Autocar, el vicepresidente ejecutivo y director de tecnología de Toyota, Shigeki Terashi, reveló en vísperas del Salón del Automóvil de Tokio que Toyota lanzará un automóvil equipado con tecnología de baterías de estado sólido durante los Juegos Olímpicos de Tokio 2020. Vehículos de nuevas energías.

Se informa que el modelo se desarrollará sobre la base de la plataforma e-Palette de Toyota, un producto conceptual creado por Toyota para la futura conducción autónoma y el Internet de los vehículos. Según presentaciones anteriores de Toyota. e-Palette servirá como autobús de viaje para los atletas y el personal de post-apoyo en los Juegos Olímpicos y Paralímpicos de Tokio 2020.

Los costos excesivos afectan el proceso de comercialización

En comparación con los nuevos productos energéticos existentes equipados con carbonato de litio y hierro o baterías ternarias de litio, la densidad de energía de las baterías de estado sólido ha mejorado enormemente y son más flexibles. Las características también hacen posibles más formas de batería. Además, las baterías de estado sólido también tienen ventajas en materia de seguridad. Sin embargo, debido a factores como la tecnología y el costo, la producción en masa de baterías de estado sólido sigue siendo muy difícil.

Shigeki Terashima también dijo que el lanzamiento por parte de Toyota de un nuevo modelo energético con baterías de estado sólido tiene como objetivo demostrar su liderazgo tecnológico en el campo de las baterías de estado sólido. Sin embargo, debido a los altos costos de producción actuales, La producción a gran escala de este modelo será limitada. La producción puede posponerse hasta 2025.

Ventajas de los vehículos con batería de estado sólido

1. La batería es más delgada y pequeña, y el almacenamiento de energía del vehículo es mayor

La razón por la que los vehículos tradicionales Las baterías de litio están limitadas por la tecnología, el separador y el electrolito ocupan casi el 40% del volumen de la batería y el 25% de su masa.

Sin embargo, debido al uso de electrolitos sólidos en baterías totalmente de estado sólido, la distancia entre los electrodos positivo y negativo se puede acortar a unas pocas o una docena de micras, lo que reduce considerablemente el espesor. -Las baterías de estado sólido se pueden cargar en el mismo espacio, la cantidad es mucho mayor que la de las baterías de litio tradicionales, lo que tiene las ventajas de un mayor almacenamiento de energía y un mayor alcance de crucero.

A mayor escala, las ventajas de un grosor fino y un tamaño pequeño también pueden permitir que las baterías totalmente de estado sólido se adapten a la aplicación de varios dispositivos electrónicos inteligentes nuevos de pequeño tamaño (también se puede desarrollar flexiblemente después de que el grosor alcanza el nivel milimétrico o menos), lo que la convierte en una película de batería flexible y plegable) En este punto, la tecnología tradicional de baterías de iones de litio es difícil de lograr.

2. Más segura

Debido a que las baterías de litio tradicionales usan electrolitos líquidos, y los electrolitos líquidos son inflamables, explosivos y volátiles, cuando se someten a impactos externos u otras condiciones extremas, la batería sufrir un cortocircuito y luego incendiarse, lo que no puede proporcionar una protección de seguridad suficiente.

Sin embargo, las baterías totalmente de estado sólido utilizan electrolitos sólidos sin electrolitos, que no son inflamables, no corrosivos ni volátiles, y no tienen problemas de fugas en comparación con las baterías tradicionales. Ventajas en estabilidad térmica En teoría, en términos de seguridad, los vehículos con baterías de estado sólido pueden superar a todos los vehículos con baterías de litio existentes.

3. La densidad de energía de la batería es mayor y el automóvil tiene una mayor autonomía.

En comparación con las baterías de iones de litio líquidos actualmente en el mercado, las baterías de estado sólido no solo Tiene alta seguridad, pero también tiene alta densidad de energía. También es su mayor punto culminante.

El núcleo de la alta densidad de energía es que no es necesario utilizar electrodos negativos de grafito incrustados en litio, sino utilizar directamente litio metálico como electrodo negativo. Esto no solo reduce la cantidad de materiales de electrodos negativos. pero también aumenta significativamente la densidad de energía de toda la batería. Mejora, debido a que se puede usar litio metálico como electrodo negativo, se espera que la densidad de energía de la batería alcance 300 ~ 400 Wh/kg o incluso más. materiales de electrodos para mejorar aún más la densidad de energía de la masa. Cuando se aplica a los automóviles, mejorará en gran medida la resistencia (muchos experimentos ahora están en el laboratorio, ya se pueden probar baterías de estado sólido con una densidad de energía de 300-400 Wh / kg). -Producidas en lotes a pequeña escala. Generalmente, las baterías de iones de litio pesan entre 100 y 220 Wh/kg.

Además, es posible que muchos materiales de electrodos nuevos de alto rendimiento no tengan buena compatibilidad con los sistemas de electrolitos existentes antes, pero este problema se puede aliviar hasta cierto punto después de usar electrolitos totalmente sólidos. Además de las tres ventajas principales anteriores, los vehículos con baterías totalmente de estado sólido también tienen las ventajas de un ciclo de vida prolongado de la batería, un amplio rango de temperatura de funcionamiento, un reciclaje conveniente de la batería, una carga rápida y una alta eficiencia de producción.

Las baterías de estado sólido pueden figurar como proyectos de investigación de tecnología central para vehículos de nueva energía

Recientemente, se publicó un documento titulado "Plan de desarrollo de la industria de vehículos de nueva energía (2021-2035)" (solicitud Se han filtrado en Internet documentos de planificación industrial titulados "Borrador de opinión" (en adelante, "Plan"). Muchas personas lo encuentran muy satisfactorio y creen que esto puede proporcionar una visión temprana de la dirección general de la planificación a largo plazo del gobierno. para la industria de vehículos de nueva energía. El "Plan" circulado en línea plantea objetivos específicos para el desarrollo industrial y la innovación tecnológica de las baterías y pilas de combustible.

Entre ellos, "acelerar la investigación, el desarrollo y la industrialización de la tecnología de baterías de estado sólido" figuraba como un "proyecto de investigación de tecnología central de vehículos de nueva energía" en el "Plan" informado en línea. Si la noticia es cierta, los esfuerzos para desarrollar baterías totalmente de estado sólido pueden elevarse a un nivel estratégico nacional.

Resumen de la situación actual de las empresas de baterías de estado sólido

Ganfeng Lithium Industry

Ganfeng Lithium Industry también eligió la ruta de la película gruesa de óxido. Según su anuncio, la batería de litio de estado sólido de primera generación desarrollada por ella ha superado una serie de pruebas de seguridad de terceros y múltiples pruebas de muestras de clientes, con una capacidad única de 10 Ah y una densidad de energía de no menos de 240 Wh/kg. y 1000 veces. La tasa de retención de capacidad después del ciclo es superior al 90% y la celda de la batería tiene una capacidad de carga y descarga de 5C. Al 31 de diciembre de 2018, su producto de batería de litio de estado sólido de 40 Ah se finalizó y los indicadores de seguridad y el rendimiento integral del producto pasaron las pruebas internas y alcanzaron el nivel de productos de investigación y desarrollo.

En marzo de este año, comenzó la construcción de la línea piloto de producción de investigación y desarrollo de baterías de litio de estado sólido de primera generación con una producción anual de 100 millones de vatios hora, y está previsto completarla y ponerla en producción. en el segundo semestre de 2019.

Qingtao New Energy

Qingtao solidifica firmemente la ruta de los polímeros sólidos. En noviembre del año pasado, Qingtao construyó la primera línea de producción de baterías de estado sólido con una densidad de energía única de 400 Wh/kg y lanzó el primer lote de productos de baterías de litio de estado sólido. Los productos se utilizan principalmente en fuentes de alimentación especiales, de alta potencia. poner fin a los campos digitales y otros.

Ha construido una línea piloto con una capacidad de producción de 100MWh. Además, en julio de este año, se celebró en Yichun la ceremonia de firma del proyecto anual de baterías de litio de estado sólido de 10 GWh de Qingtao New Energy. La primera fase del proyecto tiene una capacidad de producción de baterías de estado sólido de 1 GWh y se espera que entre en producción a finales de este año. La segunda fase tiene una capacidad de producción de 9 GWh. y se pondrá en producción dentro de dos años.

Beijing Weilan

Beijing Weilan toma la ruta del electrolito sólido de óxido + polímero. Ha desarrollado una batería de estado sólido con una capacidad nominal de 4-8Ah y una densidad energética de 240Wh/kg. Se entiende que Beijing Weilan ha dominado muchas tecnologías, incluido el tratamiento de superficies de litio metálico, la formación in situ de tecnología de película SEI, electrolito sólido, tecnología de preparación rápida de conductores de iones de litio, tecnología de integración de baterías de alto voltaje, tecnología de optimización de membranas cerámicas y soluciones de colectores de corriente. . tecnología.

Actualmente se encuentra en la etapa de construcción de la línea piloto, con una inversión total de 500 millones de yuanes en la primera fase del proyecto. Se pondrá en producción en marzo de 2020. Se espera que una vez finalizado. para formar una escala de producción anual de baterías de estado sólido de 100MWh.

CATL

CATL siguió principalmente la ruta de los sulfuros. En la actualidad, ha desarrollado una batería de estado sólido de polímero de litio y metal con una capacidad de 325 mAh, una densidad de energía de 300 Wh/kg, un ciclo de más de 300 ciclos y una tasa de retención de capacidad del 82%.

BYD

BYD no tiene restricciones en la ruta de desarrollo técnico de baterías de estado sólido. Los polímeros y óxidos de estado sólido son sus objetivos. La información muestra que ha solicitado patentes de invención para materiales compuestos de cátodos de baterías de iones de litio de estado sólido y una batería de iones de litio de estado sólido.

Actualmente, sus baterías de estado sólido se encuentran en etapa de prueba a pequeña escala. Según informes de medios extranjeros, las baterías de estado sólido emergentes de BYD se entregarán en Japón a partir de 2021.

Jiawei

El poder de Jiawei es el polímero en gel. En julio de 2018, su batería ternaria de estado sólido de 36 Ah pasó la inspección nacional. La densidad de energía alcanza los 230 Wh/kg y el número de ciclos es de 4.000. Se puede utilizar en motocicletas eléctricas y el precio es de aproximadamente 1,5 yuanes/wh.

Ya ha completado la fase de pruebas de baterías de estado sólido. La primera fase se ha puesto en producción con una capacidad de producción de 100 MWh (o capacidad de línea piloto), y la segunda fase está en construcción con una capacidad de producción de 2 GWh.

Número de contacto de la Plataforma Nacional de Información Energética: 010-65367817, correo electrónico: hz@people-energy.com.cn, dirección: People's Daily, No. 2 Jintai West Road, distrito de Chaoyang, Beijing