Розробка та аналіз розвитку твердотільного акумулятора

Професіонали галузі зазначають, що конкурентний ландшафт акумуляторів нового покоління, таких як твердотільні батареї, ще далеко не сформований, і для різних гравців ринку все ще існують нові можливості для розвитку.

Переваги твердотільних батарей

Акумулятори пройшли більш ніж 100-річну історію: від ранніх свинцево-кислотних батарей до нікель-метал-гідридних, а потім до сучасних літієвих, з яких літієві батареї почали розроблятися в широких масштабах лише більше десяти років тому.

В останні роки, зі стрімким розвитком індустрії нових енергетичних транспортних засобів, галузь все більше усвідомлює обмеження традиційних рідких літієвих акумуляторів. Наприклад, верхня межа щільності енергії низька, що не може усунути занепокоєння споживачів щодо пробігу; загальна якість батареї висока; низькотемпературна робота не є плавною, а в умовах високих температур існують загрози безпеці тощо. Як результат, голос твердотільних батарей стає все сильнішим і сильнішим.

З точки зору принципу роботи, твердотільні акумулятори по суті не відрізняються від рідинних. Основна відмінність між ними полягає у формі електроліту. Сучасна літієва батарея в основному складається з чотирьох основних матеріалів, а саме: катодного матеріалу, анодного матеріалу, електроліту та сепаратор літієвих батарей.

Оскільки електроліт рідкий, його називають рідинним акумулятором, тоді як електроліт твердотільного акумулятора - твердий, а сепаратор відсутній. Причина, чому твердотільні батареї вважаються одним з напрямків батарей наступного покоління, полягає в тому, що вони ідеально уникають всіх больових точок рідинних батарей в теорії.

По-перше, твердотільні батареї мають вищу щільність енергії.
По-друге, твердотільні батареї безпечніші.
Крім того, твердотільний акумулятор має ширший температурний діапазон і довший термін служби.

Твердотільні батареї все ще потребують подальших досліджень

Відповідні компанії роблять часті кроки у сфері акумуляторів. Здається, що вихід для твердотільних батарей стає все ближчим і ближчим. Насправді, твердотільні батареї, особливо повністю твердотільні, все ще не можуть покинути лабораторію на даному етапі, а шлях до широкомасштабного застосування довгий і складний.

Для визначення можливості масового виробництва акумуляторної батареї використовуються такі показники, як щільність енергії, швидкість заряду-розряду, вартість, безпека та термін служби. Результати лабораторних досліджень акумуляторних батарей, як правило, можуть досягти значного прориву в одному або декількох показниках на певному етапі, але надзвичайно складно досягти масового виробництва лише за умови одночасного досягнення всіх показників.

Що стосується поточного технічного стану твердотільних батарей, то експерти стверджують, що жодна компанія ще не продемонструвала твердотільну батарею великої ємності з комплексними характеристиками і вартістю, порівнянною з рідкими літієвими батареями. Коли твердотільні батареї вийдуть з лабораторії? Галузь прагне якнайшвидшого виходу на ринок.

Toyota, яка має найбільше патентів на технологію твердотільних батарей, неодноразово відкладала запуск твердотільних батарей. Вона планує досягти дрібносерійного масового виробництва повністю твердотільних акумуляторів до 2025 року, а стабільного масового виробництва повністю твердотільних акумуляторів - до 2030 року. Виходячи із заяв основних автомобільних компаній та виробників акумуляторів, час масового виробництва твердотільних акумуляторів в основному становить близько 2030 року. З розвитком технологій у майбутньому ще належить з'ясувати, чи можна буде почати масове виробництво твердотільних батарей якомога швидше.

Розвиток масового виробництва твердотільних батарей є непередбачуваним, і напівтверді батареї, як проміжний продукт при переході від рідких батарей до повністю твердотільних, стають центром уваги відповідних компаній. Варто зазначити, що напівтверді акумулятори не є проривними інноваціями. Навіть якщо напівтверді акумулятори будуть комерціалізовані у великих масштабах, це не матиме великого впливу на існуючу систему матеріалів для рідких літієвих батарей.

Китаю потрібно прискорити розробку твердотільних акумуляторів

Хоча масове виробництво і застосування твердотільних батарей є складним і тривалим процесом, промисловий ланцюг Китаю повинен звернути увагу на них як на один з напрямків досліджень батарей наступного покоління. Згідно з відповідними вимогами, до 2025 і 2030 року щільність енергії однієї батареї в Китаї повинна досягти 400 Вт-год/кг і 500 Вт-год/кг відповідно, що, очевидно, перевищує можливості рідких акумуляторів.

Наразі Китай має очевидні конкурентні переваги у виробництві традиційних рідких літієвих батарей, а виробники акумуляторів на чолі з CATL та BYD займають провідні позиції у світі. За нинішніх конкурентних умов Технологія літієвих батарейЄвропа, США, Японія та Південна Корея зрозуміли, що перевершити Китай важко, тому вони покладають надії на наступне покоління акумуляторів, щоб досягти зміни смуги руху та обгону в галузі автомобільних акумуляторів.

З 2017 року Японія мобілізувала національні зусилля на розробку акумуляторів нового покоління, і твердотільні батареї є одним з основних напрямків. Експерти відзначають, що в галузі твердотільних батарей Японія на п'ять років випереджає Китай. Японія має великий національний план, і розподіл праці також дуже детальний. Поточні дослідження і розробки повністю твердотільних акумуляторів у Китаї все ще перебувають на стадії фрагментації, і немає повного національного плану для їх просування.

Експерти галузі вважають, що нове покоління акумуляторів, представлене твердотільними батареями, є важливим полем конкуренції в майбутньому, і Китай повинен приділяти йому достатньо уваги. Звичайно, переваги Японії у сфері R&D та патентів не обов'язково означають перемогу Японії у сфері твердотільних акумуляторів.

З одного боку, Китай не пасе задніх у сучасних дослідженнях твердотільних акумуляторів. Фахівці відзначають, що Китай посів перше місце в світі за кількістю статей, пов'язаних з твердотільними батареями, опублікованих у світових наукових журналах. З іншого боку, хоча Японія займає сильні позиції в галузі досліджень і розробок, враховуючи, що Китай має найбільший у світі ринок нових енергетичних транспортних засобів, очікується, що в майбутньому Китай випередить її в індустріалізації твердотільних батарей.

Для отримання додаткової інформації, будь ласка, зверніться до Твердотільний акумулятор Toyota, електроліт для літій-іонних акумуляторів, водневі паливні елементи.