Захранваща батерия за освежаване на индустрията за електрически превозни средства?

Японският Nikkei Shimbun съобщи на 9 декември, че Toyota разработва твърда батерия, която може да измине 500 километра след зареждане и отнема 10 минути за пълно зареждане, поне две трети по-малко от традиционните електрически превозни средства. Очаква се Toyota да стане първият в света производител на твърдотелни батерийни превозни средства в масово производство и ще пусне прототипи на автомобили през следващата година.

В допълнение към новините на Toyota, QuantumScape, компания, съвместно инвестирана от Volkswagen и Бил Гейтс, също пусна нова технология за твърда батерия, която може да зарежда 80% за 15 минути, да увеличава енергийната плътност с 50% и да издържа на по-широк диапазон от температури до -30 ℃. Volkswagen заяви, че целта му е да има нова линия за производство на батерии до 2025 г.

И така, каква е разликата между твърдотелна батерия и традиционна батерия?

Традиционна литиева батерия: тя се състои от положителен електрод, диафрагма и отрицателен електрод и след това се пълни с електролит.

Батерия в твърдо състояние: литиевата батерия използва твърд електролит и електролитният материал до голяма степен определя работата на литиевата батерия в твърдо състояние.

Основната разлика между двете е, че електролитът в твърдотелната батерия е твърд, което означава, че средата за миграция на литиеви йони между положителните и отрицателните електроди се променя от течна в твърда. С непрекъснатото надграждане на катодните материали, твърдият електролит може да направи по-добра координация, което е благоприятно за подобряване на енергийната плътност на акумулаторната система.

Предимства на твърдата батерия.

Поради използването на твърд електролит, в сравнение с традиционните литиеви батерии, твърдите батерии имат характеристиките на негоримост, устойчивост на висока температура, некорозия, неизпаряване, нисък риск от пожар и висока енергийна плътност.

Индустриализация на твърдотелна батерия.

Батерията в твърдо състояние се счита за последното решение на безпокойството относно енергийната плътност и издръжливостта на батерията. Батерията в твърдо състояние има много предимства, но не се използва широко поради високата си цена и ниския производствен капацитет.

Комерсиализацията на твърдотелни батерии може да не е толкова бърза, колкото хората си мислят. През 2019 г. Ningde Times заяви, че се е ангажирал с разработването на всички твърдотелни батерии и е произвел мостри, но ще са необходими 10 години, за да бъдат напълно комерсиализирани, което означава, че са далеч от мащабно производство.

Графикът на приложение на твърдотелна батерия е предвиден.

-2021 г. ще бъде инкубационният период на пазара на твърдотелни батерии. Ще бъдат извършени съответните продуктови планове и научноизследователска и развойна дейност и пазарът все още ще бъде доминиран от троични батерии.

- От 2021-2025 г. твърдотелните батерии ще влязат в началния етап на приложение, като енергийната плътност на батерията ще достигне 300-500Wh/kg, а малък брой електрически превозни средства от висок клас ще бъдат оборудвани с твърдотелни батерии.

-От 2025 г. до 2030 г. или дори по-дълго, пазарът ще бъде наистина зрял, енергийната плътност на твърдотелните батерии ще надхвърли 500Wh/kg, а мащабното производство ще бъде наистина популярно.

Като цяло, всички твърдотелни батерии, особено тези за силнотокови приложения като автомобили, са далеч от мащаба на индустриализацията и се нуждаят от по-нататъшно надграждане и контрол на разходите.

Защо някои хора казват, че масовото производство е неизбежно, докато други казват, че ще отнеме 10 години?

Както може би се досещате, "твърдотелните батерии", които в момента се рекламират за масово производство, не са всички твърди батерии, а полутвърди батерии.

Полутвърдите батерии обикновено имат твърд електролит на единия електрод и течен електролит на другия. Много хора, които експериментират с полутвърди батерии, са за бърза търговска употреба. Например Toyota се е насочила към разработването на всички твърди батерии за трамваи, но казва, че постепенно ще започне с „полутвърди“ батерии.

Когато Нинг Де каза, че ще са необходими 10 години за широкомащабно производство, той имаше предвид всички твърдотелни батерии и това беше целта.

Ще представляват ли твърдотелните батерии на Toyota и QuantumScape заплаха за стартиращите компании?

От гледна точка на развитието на твърдотелни батерии.

Иновациите в технологиите за батерии в европейските и американските страни се ръководят главно от стартиращи компании. Тъй като малките предприятия са отговорни за иновациите в европейските и американските страни, а големите предприятия решават проблемите на иновациите чрез сливания и придобивания, няма нужда да се проучват широко.

Япония е доминирана от традиционни предприятия за автомобили и машини, тъй като японските традиционни предприятия са много далновидни и искат да изпробват всяка нова технология.

Китай навлезе в областта на твърдотелните батерии сравнително късно. Вярваме обаче, че твърдотелните батерии не са толкова впечатляващи, колкото ги описват медиите. Дори ако има празнина от 1-2 години в научноизследователската и развойната дейност, това не е достатъчно, за да се преобърне позицията на водещата компания за батерии.

Първо, тъй като литиевите батерии стават масови, те ще се подобряват бързо. Текущата течна версия или ще продължи да се подобрява, особено ако получавате 30% подобрение всяка година, 5 години, 10 години, подобрената ефективност на батерията ще бъде подобна на твърдата батерия.

Второ, иновативната технология за твърдотелни батерии може лесно да бъде интегрирана в предприятия. Твърдата батерия също е пътят на литиевата батерия. По пътя на литиевата батерия тези подобрени технологии могат лесно да бъдат събрани от водещи предприятия. За пробива на новата технология за батерии, прагът и рискът от изграждането на фабрика са много високи, така че много хора ще продадат технологията на водещи предприятия, които могат бързо да разширят мащаба. Относителната технологична празнина на твърдотелната батерия е малка и предимството на голямата партида е очевидно по-важно при комерсиализацията на твърда батерия.