Power-batterij om de elektrische auto-industrie op te frissen?

De Japanse Nikkei Shimbun meldde op 9 december dat Toyota een solid-state batterij aan het ontwikkelen is, die na opladen 500 kilometer kan rijden en 10 minuten nodig heeft om volledig op te laden, minstens tweederde minder dan traditionele elektrische voertuigen. Toyota wordt naar verwachting de eerste fabrikant ter wereld van massaproductievoertuigen met solid-state-batterijen en zal volgend jaar prototypes van voertuigen op de markt brengen.

Naast het nieuws van Toyota heeft QuantumScape, een bedrijf waarin Volkswagen en Bill Gates gezamenlijk hebben geïnvesteerd, ook een nieuwe solid-state batterijtechnologie uitgebracht, die in 15 minuten 80% kan opladen, de energiedichtheid met 50% kan verhogen en een breder scala aan belastingen kan weerstaan. temperaturen, zo laag als - 30 ℃. Volkswagen zei dat het zijn doel is om tegen 2025 een nieuwe batterijproductielijn te hebben.

Wat is het verschil tussen een solid-state batterij en een traditionele batterij?

Traditionele lithiumbatterij: deze bestaat uit een positieve elektrode, een diafragma en een negatieve elektrode en is vervolgens gevuld met elektrolyt.

Solid State-batterij: De lithiumbatterij maakt gebruik van vaste elektrolyt en het elektrolytmateriaal bepaalt grotendeels de prestaties van de Solid State-lithiumbatterij.

Het belangrijkste verschil tussen de twee is dat de elektrolyt in de vastestofbatterij vast is, wat betekent dat het medium voor de migratie van lithiumionen tussen de positieve en negatieve elektroden verandert van vloeistof naar vast. Met de voortdurende verbetering van kathodematerialen kan vaste elektrolyt een betere coördinatie bewerkstelligen, wat bevorderlijk is voor het verbeteren van de energiedichtheid van het batterijsysteem.

Voordelen van solid-state batterij.

Door het gebruik van vaste elektrolyt hebben vaste batterijen, vergeleken met traditionele lithiumbatterijen, de kenmerken van niet-verbranding, hoge temperatuurbestendigheid, niet-corrosie, niet-vervluchtiging, laag brandrisico en hoge energiedichtheid.

Industrialisatie van solid-state batterijen.

Solid State-batterijen worden beschouwd als de laatste oplossing voor de angst voor de energiedichtheid en het uithoudingsvermogen van batterijen. Solid State-batterijen hebben veel voordelen, maar worden nog niet veel gebruikt vanwege de hoge kosten en de lage productiecapaciteit.

De commercialisering van solid-state batterijen gaat misschien niet zo snel als mensen denken. In 2019 zei Ningde Times dat het zich inzet voor de ontwikkeling van alle solid-state batterijen en monsters had geproduceerd, maar dat het tien jaar zou duren voordat ze volledig op de markt zouden komen, wat betekent dat ze verre van grootschalige productie zijn.

Het toepassingsschema van de solid-state batterij wordt voorspeld.

-2021 zal de incubatieperiode zijn van de markt voor solid-state batterijen. Relevante productplanning en onderzoek en ontwikkeling zullen worden uitgevoerd, en de markt zal nog steeds worden gedomineerd door ternaire batterijen.

-Vanaf 2021-2025 zullen solid state-batterijen de eerste toepassingsfase ingaan, waarbij de energiedichtheid van de batterij 300-500 Wh/kg zal bereiken, en een klein aantal high-end elektrische voertuigen zal worden uitgerust met solid-state batterijen.

-Van 2025 tot 2030 of zelfs langer zal de markt echt volwassen zijn, zal de energiedichtheid van solid-state batterijen hoger zijn dan 500 Wh/kg, en zal grootschalige productie echt populair zijn.

Over het algemeen zijn alle solid-state batterijen, vooral die voor toepassingen met hoge stroomsterkte, zoals in auto's, ver verwijderd van de schaal van de industrialisatie en moeten ze verder worden gemoderniseerd en de kosten beheersen.

Waarom zeggen sommige mensen dat massaproductie op handen is, terwijl anderen zeggen dat dit tien jaar zal duren?

Zoals je misschien wel kunt raden, zijn de ‘solid state batterijen’ die momenteel worden geadverteerd voor massaproductie niet allemaal solid state batterijen, maar semi-solid state batterijen.

Halfvaste batterijen hebben meestal een vaste elektrolyt aan de ene elektrode en een vloeibare elektrolyt aan de andere. Veel mensen die experimenteren met halfvaste batterijen zijn bedoeld voor snel commercieel gebruik. Toyota heeft bijvoorbeeld zijn zinnen gezet op de ontwikkeling van alle vaste accu's voor trams, maar zegt stapsgewijs te gaan beginnen met 'semi-vaste' accu's.

Toen Ning De zei dat het tien jaar zou duren voor grootschalige productie, bedoelde hij alle solid-state batterijen, en dat was het doel.

Zullen de solid-state batterijen van Toyota en QuantumScape een bedreiging vormen voor startups?

Vanuit het perspectief van de ontwikkeling van solid-state batterijen.

De innovatie op het gebied van batterijtechnologie in Europese en Amerikaanse landen wordt voornamelijk geleid door startups. Omdat kleine ondernemingen verantwoordelijk zijn voor innovatie in Europese en Amerikaanse landen, en grote ondernemingen innovatieproblemen oplossen door middel van fusies en overnames, is het niet nodig om dit uitgebreid te onderzoeken.

Japan wordt gedomineerd door traditionele auto- en machinebedrijven, omdat traditionele Japanse bedrijven erg vooruitziend zijn en elke nieuwe technologie willen uitproberen.

China betrad relatief laat het veld van de solid-state-batterijen. Wij zijn echter van mening dat solid state-batterijen niet zo indrukwekkend zijn als de beschreven media. Ook al is er een gat van één tot twee jaar in onderzoek en ontwikkeling, het is niet genoeg om de positie van het hoofdbatterijbedrijf omver te werpen.

Ten eerste zullen lithiumbatterijen, naarmate ze mainstream worden, snel verbeteren. De huidige vloeibare versie zal blijven verbeteren, vooral als je elk jaar, 5 jaar, 10 jaar een verbetering van 30% krijgt, zal de verbeterde batterij-efficiëntie vergelijkbaar zijn met die van de solid-state batterij.

Ten tweede kan innovatieve solid-state batterijtechnologie eenvoudig in ondernemingen worden geïntegreerd. Solid State-batterij is ook de route van lithiumbatterijen. Op de route van lithiumbatterijen kunnen deze verbeterde technologieën gemakkelijk worden verzameld door toonaangevende ondernemingen. Voor de doorbraak van nieuwe batterijtechnologie zijn de drempel en het risico van het bouwen van een fabriek erg hoog, zodat veel mensen de technologie zullen verkopen aan toonaangevende ondernemingen, die de schaal snel kunnen uitbreiden. De relatieve technologische kloof van solid-state-batterijen is klein, en het voordeel van grote batches is uiteraard belangrijker bij de commercialisering van solid-state-batterijen.