Katı hal bataryasının gelişimi ve yükseliş analizi

Sektördeki profesyoneller, katı hal bataryaları gibi yeni nesil bataryaların rekabet ortamının henüz oluşmaktan uzak olduğunu ve çeşitli piyasa oyuncuları için hala yeni gelişim fırsatları bulunduğunu belirtti.

Katı hal bataryalarının avantajları

Güç bataryaları, ilk kurşun-asit bataryalardan nikel-metal hidrit bataryalara ve daha sonra lityum bataryaların sadece on yıldan daha uzun bir süredir büyük ölçekte geliştirildiği mevcut ana akım lityum bataryalara kadar 100 yıldan fazla bir geçmişe sahiptir.

Son yıllarda, yeni enerji araç endüstrisinin hızla gelişmesiyle birlikte, endüstri geleneksel sıvı lityum bataryaların sınırlarının giderek daha fazla farkına varmıştır. Örneğin, enerji yoğunluğunun üst sınırı düşüktür, bu da tüketicilerin kilometre kaygısını ortadan kaldıramaz; genel pil kalitesi büyüktür; düşük sıcaklıkta çalışma sorunsuz değildir ve yüksek sıcaklık ortamlarında güvenlik tehlikeleri vardır, vb. Sonuç olarak, katı hal pillerinin sesi giderek daha güçlü hale gelmektedir.

Çalışma prensibi açısından bakıldığında, katı hal aküleri esasen sıvı akülerle aynıdır. İkisi arasındaki temel fark elektrolit formunda yatmaktadır. Mevcut ana akım lityum pil temel olarak dört ana malzeme içerir: katot malzemesi, anot malzemesi, elektrolit ve lityum pil ayırıcı.

Elektrolit sıvı olduğu için sıvı batarya olarak adlandırılırken, katı hal bataryasının elektroliti katıdır ve ayırıcı ihmal edilir. Katı hal pillerinin yeni nesil pillerin yönlerinden biri olarak görülmesinin nedeni, teoride sıvı pillerin tüm sorunlu noktalarından mükemmel bir şekilde kaçınmalarıdır.

İlk olarak, katı hal pilleri daha yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir.
İkincisi, katı hal pilleri daha güvenlidir.
Ayrıca, katı hal bataryası daha geniş bir sıcaklık aralığına ve daha uzun bir çevrim ömrüne sahiptir.

Katı hal bataryaları hala daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyuyor

İlgili şirketler güç bataryaları alanında sık sık hamleler yapıyor. Görünen o ki katı hal bataryaları için çıkış noktası giderek yaklaşıyor. Aslında katı hal pilleri, özellikle de tamamen katı hal pilleri, bu aşamada hala laboratuvardan çıkamıyor ve büyük ölçekli uygulamaya giden yol uzun ve zor.

Bir güç bataryasının seri üretime geçip geçemeyeceğini ölçmek için temel olarak enerji yoğunluğu, şarj-deşarj oranı performansı, maliyet, güvenlik ve çevrim ömrü gibi göstergeler vardır. Güç bataryalarının laboratuvar araştırma sonuçları genellikle belirli bir aşamada bir veya birkaç göstergede büyük bir atılım sağlayabilir, ancak yalnızca tüm göstergelerin aynı anda karşılanması durumunda seri üretime ulaşmak son derece zordur.

Katı hal bataryalarının mevcut teknik durumuyla ilgili olarak uzmanlar, henüz hiçbir şirketin kapsamlı performansa ve sıvı lityum bataryalarla karşılaştırılabilir maliyete sahip büyük kapasiteli bir katı hal güç bataryası göstermediğini söylüyor. Katı hal pilleri laboratuvardan ne zaman çıkacak? Sektör en erken iniş zamanı için çabalıyor.

Katı hal akü teknolojisi için en fazla patente sahip olan Toyota, katı hal akülerinin piyasaya sürülmesini defalarca erteledi. Toyota, 2025 yılına kadar tamamen katı hal akülerin küçük ölçekli seri üretimini gerçekleştirmeyi ve 2030 yılına kadar tamamen katı hal akülerin istikrarlı seri üretimine ulaşmayı planlamaktadır. Ana akım otomobil şirketlerinin ve batarya üreticilerinin açıklamalarına dayanarak, katı hal bataryalarının seri üretim süresi temelde 2030 civarındadır. Gelecekte teknolojinin ilerlemesiyle birlikte, katı hal akülerinin mümkün olan en kısa sürede seri üretime geçip geçemeyeceğini göreceğiz.

Katı hal bataryalarının seri üretimindeki ilerleme öngörülememektedir ve sıvı bataryalardan tamamen katı hal bataryalara geçişte bir ara ürün olarak yarı katı bataryalar ilgili şirketlerin odak noktası haline gelmektedir. Yarı katı pillerin yıkıcı yenilikler olmadığını belirtmek gerekir. Yarı katı piller büyük ölçekte ticarileştirilse bile, mevcut sıvı lityum pil malzemeleri sistemi üzerinde büyük bir etkisi olmayacaktır.

Çin'in katı hal pil gelişimini hızlandırması gerekiyor

Katı hal pillerinin seri üretimi ve uygulaması zor ve uzun olsa da, yeni nesil piller için araştırma yönlerinden biri olarak, Çin'in endüstriyel zinciri buna dikkat etmelidir. İlgili gerekliliklere göre, 2025 ve 2030 yıllarında Çin'deki tek bir güç pilinin enerji yoğunluğunun sırasıyla 400Wh/kg ve 500Wh/kg'a ulaşması gerekmektedir ki bu da sıvı pillerin kapasitesinin ötesindedir.

Şu anda Çin, geleneksel sıvı lityum bataryalarda belirgin rekabet avantajlarına sahiptir ve CATL ve BYD liderliğindeki güç bataryası üreticileri dünyada lider konumdadır. Mevcut rekabet koşulları altında lityum pil teknolojisiAvrupa, Amerika Birleşik Devletleri, Japonya ve Güney Kore, Çin'i geçmenin zor olduğunun farkına vardılar ve araç güç bataryaları alanında şerit değiştirmeyi ve sollamayı başarmak için umutlarını yeni nesil bataryalara bağladılar.

Japonya 2017'den bu yana yeni nesil bataryalar geliştirmek için ulusal çabalarını seferber etti ve katı hal bataryaları ana yönlerden biri. Uzmanlar, katı hal bataryaları alanında Japonya'nın Çin'den beş yıl önde olduğuna dikkat çekti. Japonya'nın büyük bir ulusal planı var ve iş bölümü de çok detaylı. Çin'in tamamen katı hal akülere yönelik mevcut araştırma ve geliştirme çalışmaları hala parçalanma aşamasında ve bunu teşvik edecek tam bir ulusal plan yok.

Sektör uzmanları, katı hal güç bataryaları tarafından temsil edilen yeni nesil güç bataryalarının gelecekte önemli bir rekabet alanı olduğuna ve Çin'in buna yeterince dikkat etmesi gerektiğine inanıyor. Elbette Japonya'nın Ar-Ge ve patent alanındaki avantajları, katı hal bataryaları alanında Japonya'nın zaferi anlamına gelmiyor.

Bir yandan, Çin'in mevcut katı hal güç bataryası araştırmaları geride değil. Uzmanlar, Çin'in dünya bilimsel dergilerinde yayınlanan katı hal bataryalarıyla ilgili makale sayısında dünyada ilk sırada yer aldığına dikkat çekti. Öte yandan, Japonya araştırma ve geliştirmede güçlü bir konumda olsa da, Çin'in dünyanın en büyük yeni enerji araç pazarına sahip olduğu düşünüldüğünde, Çin'in gelecekte katı hal bataryalarının sanayileşmesinde öne geçmesi bekleniyor.

Daha fazla ilgili makale için lütfen şu adrese başvurun Toyota katı hal aküsü, lityum iyon pil elektroliti, hidrojen yakıt hücreleri.