By hoppt
Baterie półprzewodnikowe: ścieżka baterii nowej generacji
14 maja, według „The Korea Times” i innych doniesień medialnych, Samsung planuje współpracować z Hyundaiem w zakresie rozwoju pojazdów elektrycznych i dostarczania akumulatorów oraz innych podłączonych części samochodowych do pojazdów elektrycznych Hyundai. Media przewidują, że Samsung i Hyundai wkrótce podpiszą niewiążący protokół ustaleń w sprawie zasilania bateryjnego. Podobno Samsung wprowadził do Hyundai swoją najnowszą baterię półprzewodnikową.
Według Samsunga, gdy jego prototypowy akumulator jest w pełni naładowany, może on umożliwić samochodowi elektrycznemu przejechanie ponad 800 kilometrów na raz, przy ponad 1,000-krotnym cyklu życia akumulatora. Jego pojemność jest o 50% mniejsza niż w przypadku akumulatora litowo-jonowego o tej samej pojemności. Z tego powodu akumulatory półprzewodnikowe są uważane za najbardziej odpowiednie akumulatory zasilające do pojazdów elektrycznych w ciągu najbliższych dziesięciu lat.
Na początku marca 2020 r. Samsung Institute for Advanced Study (SAIT) i Samsung Research Center of Japan (SRJ) opublikowały w magazynie „Nature Energy” „Wysokoenergetyczne, całkowicie półprzewodnikowe akumulatory litowo-metalowe o długim cyklu pracy ze srebrem”. - Anody z kompozytu węglowego” przedstawił swoje najnowsze osiągnięcie w dziedzinie akumulatorów półprzewodnikowych.
Ta bateria wykorzystuje stały elektrolit, który nie jest palny w wysokich temperaturach i może również hamować wzrost dendrytów litu, aby uniknąć zwarć spowodowanych przebiciem. Ponadto wykorzystuje jako anodę warstwę kompozytu srebro-węgiel (Ag-C), która może zwiększyć gęstość energii do 900 Wh/L, ma długą żywotność ponad 1000 cykli i bardzo wysoką wydajność kulombiczną (ładowanie i wydajność rozładowania) 99.8%. Może napędzać akumulator po jednorazowej płatności. Samochód przejechał 800 kilometrów.
Jednak SAIT i SRJ, które opublikowały artykuł, są instytucjami naukowo-badawczymi, a nie Samsung SDI, który koncentruje się na technologii. Artykuł wyjaśnia jedynie zasadę, strukturę i wydajność nowej baterii. Wstępnie ocenia się, że bateria jest nadal w fazie laboratoryjnej i będzie trudna do masowej produkcji w krótkim okresie.
Różnica między akumulatorami półprzewodnikowymi a tradycyjnymi akumulatorami litowo-jonowymi z płynem polega na tym, że zamiast elektrolitów i separatorów stosuje się elektrolity stałe. Nie ma konieczności stosowania anod grafitowych interkalowanych litem. Zamiast tego jako anodę stosuje się metaliczny lit, co zmniejsza liczbę materiałów anodowych. Zasilaj baterie o wyższej gęstości energii ciała (>350Wh/kg) i dłuższej żywotności (>5000 cykli), a także o specjalnych funkcjach (takich jak elastyczność) i innych wymaganiach.
Nowe akumulatory systemowe obejmują akumulatory półprzewodnikowe, akumulatory litowe przepływowe i akumulatory metalowo-powietrzne. Trzy akumulatory półprzewodnikowe mają swoje zalety. Elektrolity polimerowe to elektrolity organiczne, a tlenki i siarczki to nieorganiczne elektrolity ceramiczne.
Patrząc na światowe firmy produkujące baterie półprzewodnikowe, można dostrzec start-upy, a także producentów międzynarodowych. Firmy są same w systemie elektrolitów z różnymi przekonaniami i nie ma trendu przepływu lub integracji technologii. Obecnie niektóre drogi techniczne są zbliżone do warunków industrializacji, a droga do automatyzacji baterii półprzewodnikowych już trwa.
Firmy europejskie i amerykańskie preferują systemy polimerowe i tlenkowe. Francuska firma Bolloré objęła prowadzenie w komercjalizacji baterii półprzewodnikowych na bazie polimerów. W grudniu 2011 roku jej pojazdy elektryczne zasilane 30kwh bateriami polimerowymi półprzewodnikowymi + elektrycznymi kondensatorami dwuwarstwowymi weszły po raz pierwszy na światowy rynek samochodów współdzielonych. Komercyjne akumulatory półprzewodnikowe do pojazdów elektrycznych.
Sakti3, producent cienkowarstwowych, tlenkowych baterii półprzewodnikowych, został przejęty przez brytyjskiego giganta AGD Dyson w 2015 roku. Jest to związane z kosztami przygotowania cienkowarstwowego i trudnościami w produkcji na dużą skalę, a nie ma masy produkt produkcyjny przez długi czas.
Plan firmy Maxwell dotyczący akumulatorów półprzewodnikowych zakłada najpierw wejście na rynek małych baterii, ich masową produkcję w 2020 r. i wykorzystanie w dziedzinie magazynowania energii w 2022 r. Ze względu na szybkie zastosowanie komercyjne, Maxwell może najpierw rozważyć wypróbowanie pół- baterie stałe w krótkim okresie. Mimo to baterie półstałe są droższe i są używane głównie w określonych dziedzinach popytu, co utrudnia zastosowanie na dużą skalę.
Produkty z tlenków bez cienkiej warstwy charakteryzują się doskonałą ogólną wydajnością i są obecnie popularne w opracowywaniu. Zarówno Taiwan Huineng, jak i Jiangsu Qingdao są dobrze znanymi graczami na tym torze.
Firmy japońskie i koreańskie są bardziej zaangażowane w rozwiązywanie problemów industrializacji systemu siarczkowego. Reprezentatywne firmy, takie jak Toyota i Samsung, przyspieszyły ich wdrażanie. Baterie półprzewodnikowe siarczkowe (akumulatory litowo-siarkowe) mają ogromny potencjał rozwojowy ze względu na wysoką gęstość energii i niski koszt. Wśród nich najbardziej zaawansowana jest technologia Toyoty. Wydał akumulatory demonstracyjne o natężeniu amperowym i wydajność elektrochemiczną. Jednocześnie użyli LGPS o wyższej przewodności w temperaturze pokojowej jako elektrolitu, aby przygotować większy pakiet akumulatorów.
Japonia uruchomiła ogólnokrajowy program badawczo-rozwojowy. Najbardziej obiecującym sojuszem jest Toyota i Panasonic (Toyota ma blisko 300 inżynierów zaangażowanych w rozwój akumulatorów półprzewodnikowych). Powiedział, że w ciągu pięciu lat wprowadzi na rynek baterie półprzewodnikowe.
Plan komercjalizacji całkowicie półprzewodnikowych akumulatorów opracowany przez Toyotę i NEDO rozpoczyna się od opracowania całkowicie półprzewodnikowych akumulatorów (akumulatorów pierwszej generacji) z wykorzystaniem istniejących optymistycznych i szkodliwych materiałów LIB. Następnie użyje nowych materiałów dodatnich i ujemnych, aby zwiększyć gęstość energii (baterie nowej generacji). Oczekuje się, że Toyota wyprodukuje prototypy półprzewodnikowych pojazdów elektrycznych w 2022 r., a w 2025 r. użyje baterii półprzewodnikowych w niektórych modelach. W 2030 r. gęstość energii może osiągnąć 500 Wh/kg, aby osiągnąć masową produkcję.
Z punktu widzenia patentów, wśród 20 największych wnioskodawców patentów na litowe baterie półprzewodnikowe, japońskie firmy stanowiły 11. Toyota złożyła najwięcej, osiągając 1,709, 2.2 razy więcej niż drugi Panasonic. 10 najlepszych firm to wszystkie firmy japońskie i południowokoreańskie, w tym 8 w Japonii i 2 w Korei Południowej.
Z punktu widzenia globalnego układu patentowego właścicieli patentów kluczowymi krajami lub regionami są Japonia, Stany Zjednoczone, Chiny, Korea Południowa i Europa. Oprócz zastosowań lokalnych, Toyota ma największą liczbę zastosowań w Stanach Zjednoczonych i Chinach, stanowiąc odpowiednio 14.7% i 12.9% wszystkich zgłoszeń patentowych.
Uprzemysłowienie baterii półprzewodnikowych w moim kraju jest również przedmiotem nieustannych badań. Zgodnie z planem trasy technicznej Chin, w 2020 r. Stopniowo będzie realizować stały elektrolit, syntezę materiału katodowego o wysokiej energii właściwej oraz technologię konstrukcji ze stopu litu o trójwymiarowej strukturze ramowej. Rozpoznaje produkcję próbki pojedynczej baterii o małej pojemności 300 Wh/kg. W 2025 r. technologia sterowania interfejsem baterii półprzewodnikowych zrealizuje pojedynczą próbkę i technologię grupową o dużej pojemności 400 Wh / kg. Oczekuje się, że baterie półprzewodnikowe i baterie litowo-siarkowe będą mogły być masowo produkowane i promowane w 2030 roku.
Baterie nowej generacji w projekcie zbierania funduszy IPO CATL obejmują baterie półprzewodnikowe. Według raportów NE Times, CATL spodziewa się osiągnąć masową produkcję baterii półprzewodnikowych przynajmniej do 2025 roku.
Ogólnie rzecz biorąc, technologia systemu polimerowego jest najbardziej dojrzała i rodzi się pierwszy produkt na poziomie EV. Jego koncepcyjny i perspektywiczny charakter spowodował przyspieszenie inwestycji w badania i rozwój przez osoby spóźnione, ale górna granica wydajności ogranicza wzrost, a mieszanie z nieorganicznymi stałymi elektrolitami będzie możliwym rozwiązaniem w przyszłości; utlenianie; W systemie materiałowym rozwój typów cienkowarstwowych koncentruje się na zwiększeniu wydajności i produkcji na dużą skalę, a ogólna wydajność typów niefilmowych jest lepsza, na czym skupiają się obecne badania i rozwój; System siarczkowy jest najbardziej obiecującym systemem baterii półprzewodnikowych w dziedzinie pojazdów elektrycznych, ale w sytuacji spolaryzowanej z ogromnym miejscem na rozwój i niedojrzałą technologię, rozwiązywanie problemów związanych z bezpieczeństwem i interfejsami jest w centrum uwagi.
Wyzwania stojące przed akumulatorami półprzewodnikowymi obejmują głównie:
Baterie litowo-siarkowe, litowo-powietrzne i inne systemy wymagają wymiany całej ramy konstrukcji baterii i pojawiają się coraz większe problemy. Elektrody dodatnie i ujemne akumulatorów półprzewodnikowych mogą nadal korzystać z obecnego systemu, a trudność realizacji jest stosunkowo niewielka. Jako technologia akumulatorowa nowej generacji, akumulatory półprzewodnikowe mają wyższe bezpieczeństwo i gęstość energii i staną się jedynym sposobem w erze postlitu.
odpowiedz w ciągu 6 godzin, wszelkie pytania są mile widziane!
