Batterie solid-state: lalan'ny bateria manaraka

Batterie solid-state: lalan'ny bateria manaraka

Tamin'ny 14 Mey, araka ny "The Korea Times" sy ny tatitry ny haino aman-jery hafa, Samsung dia mikasa ny hiara-miasa amin'ny Hyundai amin'ny famolavolana fiara mandeha amin'ny herinaratra sy manome bateria herinaratra sy kojakoja fiara hafa mifandray amin'ny fiara elektrika Hyundai. Ny fampahalalam-baovao dia maminavina fa tsy ho ela ny Samsung sy Hyundai dia hanao sonia fifanarahana tsy mifamatotra momba ny famatsiana bateria. Voalaza fa Samsung dia nampiditra ny bateria matanjaka farany farany ho an'ny Hyundai.

Araka ny filazan'i Samsung, rehefa feno ny bateria prototype-ny, dia afaka mamela fiara elektrika iray mitondra fiara mihoatra ny 800 kilometatra isaky ny mandeha, miaraka amin'ny fiainana tsingerin'ny bateria mihoatra ny in-1,000. Ny habeny dia 50% kely kokoa noho ny bateria lithium-ion mitovy tanjaka. Noho izany antony izany, ny batteries solid-state dia heverina ho batteries matanjaka indrindra ho an'ny fiara elektrika ao anatin'ny folo taona manaraka.

Tamin'ny fiandohan'ny volana martsa 2020, ny Samsung Institute for Advanced Study (SAIT) sy ny Samsung Research Center of Japan (SRJ) dia namoaka ny "Batteries lithium metaly solid-state mahery vaika mahery vaika azo avy amin'ny volafotsy" ao amin'ny gazetiboky "Nature Energy". -Carbon composite anodes" dia nampiditra ny fivoarany farany teo amin'ny sehatry ny batterie solide.

Ity bateria ity dia mampiasa electrolyte matanjaka, izay tsy mirehitra amin'ny mari-pana ambony ary afaka manakana ny fitomboan'ny dendrites lithium ihany koa mba hisorohana ny fikorontanana fohy. Ankoatra izany, dia mampiasa ny volafotsy-karbonina (Ag-C) sosona mitambatra ho anode, izay afaka mampitombo ny angovo hakitroky ny 900Wh/L, manana tsingerin'ny ela fiainana mihoatra ny 1000 tsingerina, ary tena avo coulombic fahombiazan'ny. ary ny fahombiazan'ny famoahana) amin'ny 99.8%. Afaka mitondra ny bateria aorian'ny fandoavam-bola tokana. Nandeha 800 kilometatra ilay fiara.

Na izany aza, ny SAIT sy SRJ izay namoaka ny taratasy dia andrim-pikarohana siantifika fa tsy Samsung SDI, izay mifantoka amin'ny teknolojia. Ilay lahatsoratra dia manazava fotsiny ny foto-kevitry ny bateria vaovao, ny firafiny ary ny fahombiazany. Ny savaranonando dia tsaraina fa mbola ao amin'ny laboratoara ny bateria ary ho sarotra ny hamokatra faobe ao anatin'ny fotoana fohy.

Ny fahasamihafana misy eo amin'ny batteries solid-state sy ny batteries lithium-ion nentim-paharazana dia ny electrolytes solid no ampiasaina fa tsy ny electrolytes sy ny separators. Tsy ilaina ny mampiasa lithium-intercalated graphite anodes. Fa kosa, lithium metaly no ampiasaina ho anode, izay mampihena ny isan'ny fitaovana anode. Ny batteries manana hery matanjaka kokoa amin'ny vatana (> 350Wh/kg) ary ny fiainana lava kokoa (> 5000 cycles), ary koa ny fiasa manokana (toy ny flexibility) sy ny fepetra hafa.

Ny batterie rafitra vaovao dia misy batterie solid-state, batteries lithium flow, ary batteries metal-air. Manana ny tombony ny bateria solid-state telo. Ny electrolytes polymers dia electrolytes organika, ary ny oxides sy sulfides dia electrolytes seramika tsy organika.

Raha jerena ny orinasa mpamokatra batterie eran-tany dia misy ny fanombohana, ary misy ihany koa ny mpanamboatra iraisam-pirenena. Ny orinasa dia irery ao amin'ny rafitra electrolyte miaraka amin'ny finoana samihafa, ary tsy misy fironana amin'ny fikorianan'ny teknolojia na ny fampidirana. Amin'izao fotoana izao, ny lalana ara-teknika sasany dia manakaiky ny fepetran'ny indostrialy, ary efa mandeha ny lalana mankany amin'ny automatique ny bateria matanjaka.

Ny orinasa Eoropeana sy Amerikana dia tia ny rafitra polymère sy oxide. Ny orinasa frantsay Bolloré no nitarika ny famarotana bateria miorina amin'ny polymère. Tamin'ny Desambra 2011, niditra tao amin'ny tsenan'ny fiara iombonana ny fiara mandeha amin'ny herinaratra mandeha amin'ny batterie polymer solid-state 30kwh + capacitor elektrika roa sosona, izay vao voalohany teto amin'izao tontolo izao. Bateria solid-state ara-barotra ho an'ny EV.

Sakti3, orinasa mpamokatra batterie solid-state oxide film manify, dia novidin'ny orinasa britanika kojakoja an-trano Dyson tamin'ny taona 2015. Miankina amin'ny vidin'ny fanomanana sarimihetsika manify sy ny fahasarotan'ny famokarana lehibe izany, ary tsy nisy faobe. famokarana vokatra nandritra ny fotoana ela.

Ny drafitr'i Maxwell ho an'ny bateria matanjaka dia ny hiditra voalohany amin'ny tsenan'ny batterie kely, hamokatra faobe azy ireo amin'ny 2020, ary hampiasa azy ireo eo amin'ny sehatry ny fitahirizana angovo amin'ny 2022. Ho an'ny fampiharana ara-barotra haingana, Maxwell dia mety handinika aloha ny hanandrana semi- bateria mafy ao anatin'ny fotoana fohy. Na izany aza, ny bateria semi-solid dia lafo kokoa ary ampiasaina amin'ny sehatra fitakiana manokana, ka sarotra ny fampiharana lehibe.

Ny vokatra tsy misy filma manify dia manana fampisehoana tsara amin'ny ankapobeny ary malaza amin'ny fampandrosoana ankehitriny. Na i Taiwan Huineng sy Jiangsu Qingdao dia mpilalao malaza amin'ity lalao ity.

Ny orinasa Japoney sy Koreana dia manolo-tena bebe kokoa amin'ny famahana ny olan'ny indostrian'ny rafitra sulfide. Ny orinasa solontena toa an'i Toyota sy Samsung dia nanafaingana ny fametrahana azy ireo. Ny batteries solid-state sulfide (bateria lithium-sulfur) dia manana fahafahana hivoatra goavana noho ny hakitroky ny angovo avo sy ny vidiny mora. Amin'izy ireo, ny teknolojia Toyota no avo indrindra. Namoaka bateria Demo ambaratonga ampere sy ny fahombiazan'ny electrochemical. Nandritra izany fotoana izany, nampiasa LGPS ihany koa izy ireo miaraka amin'ny conductivity mari-pana ambony kokoa ho toy ny electrolyte hanomanana fonosana bateria lehibe kokoa.

Japana dia nanangana programa fikarohana sy fampandrosoana manerana ny firenena. Ny fiaraha-miasa tena mampanantena indrindra dia ny Toyota sy Panasonic (Toyota dia manana injeniera efa ho 300 eo ho eo amin'ny famolavolana bateria matanjaka). Nilaza izy io fa hamidy ara-barotra ny bateria matanjaka ao anatin'ny dimy taona.

Ny drafitra ara-barotra amin'ny batteries solid-state rehetra novolavolain'ny Toyota sy NEDO dia manomboka amin'ny fampivoarana ny batteries solid-state rehetra (bateria taranaka voalohany) amin'ny alàlan'ny LIB efa misy ary fitaovana manimba. Aorian'izany dia hampiasa fitaovana vaovao tsara sy ratsy izy io mba hampitomboana ny hakitroky ny angovo (bateria taranaka manaraka). Ny Toyota dia antenaina hamokatra prototypes amin'ny fiara elektrônika matanjaka amin'ny 2022, ary hampiasa bateria matanjaka amin'ny modely sasany amin'ny 2025. Amin'ny 2030, ny hakitroky ny angovo dia mety hahatratra 500Wh / kg mba hahazoana fampiharana famokarana faobe.

Avy amin'ny fomba fijerin'ny patanty, anisan'ireo mpangataka patanty 20 ambony indrindra ho an'ny bateria lithium solid-state, ny orinasa Japoney dia niisa 11. Ny Toyota dia nangataka ny ankamaroany, nahatratra 1,709, 2.2 heny noho ny Panasonic faharoa. Ny orinasa 10 ambony dia Japoney sy Koreana Tatsimo avokoa, ahitana 8 any Japon ary 2 any Korea Atsimo.

Avy amin'ny fomba fijerin'ny patente manerantany ho an'ny patanty, Japana, Etazonia, Shina, Korea Atsimo ary Eoropa no firenena na faritra manan-danja. Ho fanampin'ny fampiharana eo an-toerana, Toyota dia manana ny isan'ny fangatahana lehibe indrindra any Etazonia sy Shina, izay mitentina 14.7% sy 12.9% amin'ny fangatahana patanty.

Ny indostrian'ny batterie solid-state eto amin'ny fireneko dia eo ambany fikarohana tsy tapaka ihany koa. Araka ny drafitra ara-teknika Shina, amin'ny 2020, dia hahatsapa tsikelikely electrolyte mafy, angovo manokana cathode fitaovana synthesis, ary telo-dimensional rafitra rafitra Lithium firaka fanorenana teknolojia. Hahafantatra ny famokarana santionany bateria tokana 300Wh/kg izy io. Amin'ny taona 2025, ny teknolojia fanaraha-maso ny fifandraisana amin'ny batterie solid-state dia hahatsapa 400Wh / kg santionany bateria tokana sy teknolojia vondrona. Antenaina fa ny bateria matanjaka sy ny bateria lithium-sulfur dia azo amboarina faobe ary hampiroborobo amin'ny taona 2030.

Ny bateria taranaka manaraka ao amin'ny tetikasa fanangonam-bola amin'ny IPO an'ny CATL dia ahitana bateria matanjaka. Araka ny tatitry ny NE Times, ny CATL dia manantena ny hahatratra ny famokarana faobe amin'ny bateria matanjaka amin'ny 2025 farafaharatsiny.

Amin'ny ankapobeny, ny teknolojia rafitra polymère no matotra indrindra, ary teraka ny vokatra voalohany amin'ny ambaratonga EV. Ny toetrany ara-tsaina sy mibanjina ny ho avy dia nahatonga ny fanafainganana ny fampiasam-bola amin'ny fikarohana sy ny fampandrosoana ataon'ireo tara, fa ny fetra ambony amin'ny fampandehanana dia mametra ny fitomboana, ary ny fampifangaroana amin'ny elektrôlôly mafy tsy ara-organika dia ho vahaolana azo atao amin'ny ho avy; oxidation; Ao amin'ny rafitra ara-materialy, ny fampandrosoana ny karazana sarimihetsika manify dia mifantoka amin'ny fanitarana ny fahaiza-manao sy ny famokarana lehibe, ary ny fampisehoana ankapobeny ny karazana tsy sarimihetsika dia tsara kokoa, izay ifantohan'ny fikarohana sy ny fampandrosoana ankehitriny; Ny rafitra sulfide no rafitra bateria matanjaka indrindra amin'ny sehatry ny fiara elektrônika, fa amin'ny toe-javatra misy polarized miaraka amin'ny efitrano lehibe ho an'ny fitomboana sy ny teknolojia tsy matotra, ny famahana ny olana momba ny fiarovana sy ny olana amin'ny interface dia ifantohan'ny ho avy.

Ny fanamby atrehin'ny bateria solide dia ahitana:

• Mampihena ny fandaniana.
• Fanatsarana ny fiarovana ny electrolytes mafy.
• Ny fihazonana ny fifandraisana eo amin'ny electrodes sy ny electrolytes mandritra ny famandrihana sy ny famoahana.

Ny bateria lithium-sulfur, ny lithium-air, ary ny rafitra hafa dia mila manolo ny rafitry ny rafitry ny bateria manontolo, ary misy olana lehibe kokoa. Ny electrodes tsara sy ratsy amin'ny bateria matanjaka dia afaka manohy mampiasa ny rafitra ankehitriny, ary ny fahasarotan'ny fanatanterahana dia kely. Amin'ny maha-teknolojia bateria manaraka azy, ny batterie solid-state dia manana fiarovana ambony kokoa sy hakitroky ny angovo ary ho lasa tokana amin'ny vanim-potoana post-lithium.