Kuidas on tahkispatareide praegune areng?

Tahkisakud viitavad patareidele, mis on toodetud tahkis-elektroodide ja tahkis-elektrolüütide abil. Erinevalt olemasolevatest vedelatest akudest on need tulevikus uute energiasõidukite akude väljatöötamise peamised suunad. Hiljuti, kui Volkswageni kontsern teatas oma teise kvartali finantsaruandest, ütles Volkswageni kontserni tegevjuht Herbert Diss, et Volkswagen kavatseb iseseisvalt tahkisakuid toota ja masstootmine võib alata aastatel 2024 või 2025. Vastavalt riiklikule GG-le; Energy- kokkuhoiu ja uue energiasõidukitehnoloogia tegevuskava" aastaks 2025 on puhaste elektrisõidukite liitiumpatareide energiatiheduse eesmärk 400Wh / kg ja 2030. aasta eesmärk 500Wh / kg. Mis puutub praegu laialdaselt kasutatavasse kolmekordsesse patareisse, siis selles etapis olemasolev tehniline kitsaskoht raskendab ülaltoodud eesmärkide saavutamist.

Kui liitiumpatareide energiatihedus peaks saavutama plaanitud energiatiheduse üle 500Wh / kg eesmärgi, võib olemasolev vedelate elektrolüütide patareisüsteem olla jõuetu. Järgmise põlvkonna akutehnoloogia marsruudina 500Wh / kg on tahkisaku aku süsteemi uurimine ja arendamine muutunud rangeks nõudluseks. Uue energiaautotööstuse keskpikas ja pikaajalises perspektiivis on vaja uusi tehnilisi reserve ning eeldatakse, et tahkis-liitium-ioonakudest saab järgmise põlvkonna autotranspordi liitiumakude domineeriv tehnoloogia. See ei ole mitte ainult sekundaarpatareide oluline arendussuund tulevikus, vaid ka praegu oluline ülesanne.

Mis on tahkispatareide eelised võrreldes kolmepoolsete patareidega? Esiteks on energiatiheduse osas praegu kolmekordsetes ja teistes liitium-ioonakudes kasutatavate orgaaniliste elektrolüütide elektrokeemiline aken piiratud ning metallist liitiumanoodide ja vastloodud suure potentsiaaliga katoodimaterjalidega on keeruline ühilduda. Tahkete elektrolüütide elektriline maht on aga üldiselt suurem kui orgaanilistel elektrolüütidel. Keemiline aken aitab veelgi suurendada aku energiatihedust. Teiseks, mahu poolest, kuna elektrolüüt asendatakse tahke elektrolüüdiga, on tahke aku maht sama energiatiheduse korral väiksem. Sama võimsuse korral muutuvad tahkisakuid väiksemaks. Tingimusel, et energia tihedus jääb samaks, on sama laenguga tahkisaku mass ja maht väiksemad kui vedelal elektrolüüdi akul. Vähe sellest, kuna tahkisaku akus pole elektrolüüdi, on seda lihtsam sulgeda. Kasutades seda suuremahulistes seadmetes, näiteks autodes, ei ole vaja lisada täiendavaid jahutustorusid, elektroonilisi juhtimisseadmeid jne, mis säästab kulusid, vähendades samal ajal tema enda kaalu. Pärast tahke elektrolüüdi kasutamist saab grafiit-negatiivse elektroodi asendada metallilise liitiumiga, mis vähendab oluliselt kogu aku massi.

Erinevate riikide tahkisaku patareide paigutuse vaatenurgast on Toyota tehnoloogias arenenum. See tõi 2010. aastal turule sulfiidsed tahkispatareid. 2014. aastal ulatus aku' eksperimentaalse prototüübi energiatihedus 400Wh / kg. 2017. aasta veebruari seisuga jõudis Toyota' tahkisaku patareidega seotud patent 30-ni, mis on tunduvalt kõrgem kui teistel ettevõtetel. Toyota juhtide sõnul realiseerib Toyota sulfiidsete tahkete akude industrialiseerimise 2020. aastal. Lisaks on Samsung saavutanud ka teatavaid tulemusi, kasutades sulfiidipõhiseid tahkeid elektrolüüte, et proovida 2000mAh, 175Wh / kg lamineeritud täis tahke sekundaarset aku.

Kodumaine ettevõte CATL on suhteliselt küps ka tahketes sulfiidsetes patareides ja kiirendab praegu EV-de jaoks tahkete tahkete liitiummetallist sulfiidpatareide väljatöötamist. Lisaks väärib märkimist, et Ganfengi liitium on hiljuti lõpetanud esimese põlvkonna tahkete akude uurimis- ja arendustegevuse pilootprojekti ning selle proovid on läbinud Hiina Autode Uuringute Instituudi autokontrollikeskuse kontrolli ja projektil pole edukas praktika pretsedent Hiinas, mis on rahvusvaheline liider. Eeldatakse, et tehnoloogiline läbimurre saavutab masstootmise 2019. aastal.

Kolmepoolsete patareidega võrreldes on tahkispatareidel nii palju eeliseid, miks nad pole suutnud saavutada masstoodangut? Tahkisakude võti on tahkis-elektrolüüdimaterjalid. Tahkete patareide väljatöötamise raskuste kõige olulisem põhjus selles etapis on elektrolüütmaterjalide läbikukkumise saavutamata jätmine. Ühelgi olemasoleval anorgaanilisel tahkel elektrolüüdi- ja polümeerelektrolüütmaterjalil ei ole suurt ioonjuhtivust ja mehaanilist tugevust, kuid sellel on ka head töötlemisomadused.

Liitiumpatareide tehnilised probleemid on alati olnud uute energiasõidukite arengut piiravaks kitsaskohaks ning kitsaskoht, millest tahkisakuid on raske läbi murda, on ka tehnoloogias. Tänapäeval on&# 39-s tihe konkurents liitiumpatareitööstuses ja ettevõtted, kes tegelikult viimast naeru naeravad, valdavad sageli põhitehnoloogiaid. Tahkisakuid on oluline tehnoloogia arendamise suund tulevikus ja see on juba tööstuse üksmeel. Kas Hiina ettevõtted saavad võita järgmise" raske lahing" vajab endiselt tööstuse kolleegide ühiseid jõupingutusi.