Știți ce schimbă peisajul energetic?

Vă faceți griji când conduceți o mașină electrică pe care nu o va începe dimineața iarna sau că bateria va lua foc vara când este expusă la lumina directă a soarelui? Dacă v -am spus că există un nou tip de baterie care poate începe în câteva secunde la minus 40 de grade Celsius, chiar dacă este perforată, nu va exploda. Crezi?

Aceasta nu sunt eu să desenez un tort pentru tine, ci o revoluție energetică continuă, solidă - baterii de stat. Se numește „rachetă” a tehnologiei bateriei de generație următoare, care nu numai că va schimba noile vehicule energetice, dar poate, de asemenea, să modeleze modelul aeronavei cu altitudine joasă, roboți umanoizi și chiar întreaga energie. Astăzi, vă voi vorbi despre unde sunt bateriile solide - și de ce sunt atât de populare? Unde sunt oportunitățile în viitor?

Niobium(NB) a arătat un potențial mare ca un instrument versatil în domeniul bateriilor de stat solid -, iar cercetarea aplicațiilor sale devin din ce în ce mai active. În ceea ce privește electrozii negativi, oxidul de tungsten niobium (NWO) are un coeficient de difuzie cu ioni de litiu mai multe ordine de mărime mai mare decât grafitul, ceea ce permite încărcarea extrem de rapidă. În același timp, schimbarea sa de volum mic și viața cu ciclu lung îl fac un material puternic candidat pentru a înlocui electrozii negativi de grafit; În plus, modificarea de suprafață a siliconului - electrozi negativi pe bază de metale cu litiu folosind acoperirile Ultra - pentoxid de niobiu subțire (Nb ₂ O ₅) pot inhiba eficient creșterea semnificativă a de dendrite a litiului și pot reduce reacțiile laterale cu electroliți solizi, îmbunătățind semnificativ siguranța bateriei. În ceea ce privește electroliții, elementul de niobium dopat în tipul llzo (tip granat) Electroliții solizi își pot stabiliza structura de fază cubică, îmbunătățind astfel conductivitatea ionilor de litiu și îmbunătățind fezabilitatea aplicației practice.

Bateriile tradiționale de litiu constau din patru componente majore: electrod pozitiv, electrolit cu electrod negativ și separator. Printre ele, electrolitul este cel mai instabil și cel mai inflamabil lichid. Odată supraîncărcat, scurtcircutat sau expus la temperaturi ridicate, poate genera cu ușurință căldură sau chiar auto -aprinde sau exploda. Cea mai mare modificare a bateriilor solide - este înlocuirea electrolitului și a separatorului cu electrolit solid - de stare de stare, care rezolvă direct pericolele de siguranță de la sursă. Tocmai din cauza acestei schimbări sunt aduse trei avantaje majore.
În primul rând, este mai sigur. Bateriile lichide sunt ca o oală cu apă clocotită care poate exploda cu ușurință, în timp ce bateriile solide - de stat sunt ca o bucată de metal care nu poate fi ruptă sau scaldată și poate rămâne stabilă chiar și în caz de scurtcircuit.
Al doilea este densitatea energetică mai mare, care se poate adapta la materiale cu electrod pozitiv cu tensiune mai mare și dublează direct capacitatea de stocare a energiei. În trecut, vehiculele electrice ar putea parcurge 500 de kilometri, dar după trecerea la stare solidă, poate rupe cu ușurință 1000 de kilometri.
În cele din urmă, există adaptare climatică. Poate funcționa în mod normal de la minus 40 de grade Celsius la peste 100 de grade Celsius, ceea ce face ușor să se descurce atât de nord -estul rece, cât și de deșertul fierbinte.

Tocmai din cauza acestor avantaje, bateriile solide - au primit multă atenție în ultimii ani. Pe de o parte, acest lucru se datorează cererii explozive din partea utilizatorilor. Până în 2024, vânzările globale de noi vehicule energetice au depășit 20 de milioane de unități, cu o rată de penetrare de aproape 20%. Cu toate acestea, cele mai anxioase probleme pentru toată lumea sunt reînnoirea zborului și siguranța.

Bateriile cu stare solidă sunt exact soluția potrivită. Conform predicțiilor, bateriile solide - vor începe să fie testate pe vehicule din 2026 și vor fi instalate în loturi mici în 2027. Până în 2023, rata de penetrare va depăși 10%. Valoarea bateriilor solide - nu este doar în vehicule energetice noi, ci și în economia de altitudine mică. De exemplu, aeronavele de decolare și aterizare verticală electrică au cerințe foarte mari pentru baterii, inclusiv densitatea energetică, greutatea și rezistența la căldură. Bateriile cu stare solidă pot îndeplini cu exactitate aceste standarde. Există, de asemenea, roboți umanoizi care necesită o durată de viață ușoară, stabilă și lungă a bateriei, iar bateriile solide - sunt suficiente pentru a le întâlni. Prin urmare, atâta timp cât acești transportatori de transport terminal inteligent continuă să se îndrepte spre putere ușoară și mare -, cererea de baterii solide - nu va fi niciodată absentă.

În zilele noastre, lumea concurează pentru acest teren tehnologic. Japonia a fost primul care a început cu un număr mare de brevete de bază și și -a stabilit un obiectiv de comercializare până în 2030. China, pe de altă parte, este un drogat cu cel mai mare număr de cereri de brevete din ultimii ani, clasându -se continuu pe primul loc în lume. De asemenea, a investit 6 miliarde de yuani în fonduri speciale pentru a -l susține. Este necesar ca atât în ​​amonte, cât și în aval de lanțul industrial să -și accelereze urmărirea -.

Desigur, chiar și cea mai avansată tehnologie are o perioadă de escaladă. În prezent, bateriile solide - se confruntă cu trei provocări majore. Primul este că conductivitatea nu este suficient de mare și mai este loc pentru optimizarea eficienței funcționării interne a electrolitului. Al doilea este stabilitatea dintre interfețe, deoarece există o tendință pentru electrozi și electroliți să lupte, ceea ce poate afecta durata de viață a bateriei. Ultima este producția mare -, care este încă foarte dificilă. Nu este dificil să faci o baterie solidă - în laborator, dar dacă fabrica o poate produce în masă este testul real. Prin urmare, industria alege, în general, o abordare cu două -. Primul pas este de a face o stare solidă semi - care păstrează 5% până la 10% din componenta lichidă pentru a rezolva mai întâi unele dintre probleme. Această tehnologie a fost pe piață din 2024. A doua este toate bateriile cu stat solid, care sunt așteptate să intre în etapa de validare a pieței până în 2026 și să crească treptat în volum după aceea. Creșterea bateriilor solide - nu este doar o revoluție tehnologică, ci și o sărbătoare pentru capital. Oportunitățile sale înflorește de la materiale la echipament la aplicație, iar pe partea materială, materialele electrolitice sunt sufletul. În prezent, există patru rute tehnologice principale, inclusiv sulfuri, oxizi, halogenuri și polimeri, fiecare cu propriile avantaje și dezavantaje. Sulfurile au cea mai puternică performanță, dar pregătirea lor este foarte complexă. Oxidul este sigur și stabil, dar dificil de procesat. Halo halogenurile avansează rapid și au un raport de performanță cu costuri relativ ridicate. Polimerii au o flexibilitate bună, dar conductivitatea lor nu este ideală, așa că nu există nicio modalitate de a câștiga constant.

Cu toate acestea, în prezent, sulfurile și halogenurile sunt considerate cele mai promițătoare, iar modernizarea materialelor cu electrozi pozitivi și negativi se accelerează, deoarece determină capacitatea și durata de viață a bateriei, precum și materialele conductoare. Deși necorespunzător, este o variabilă cheie în îmbunătățirea performanței generale. În zilele noastre, agenții conductori de nanotub de carbon devin o autostradă care leagă electrozii și electroliții. La sfârșitul echipamentului, noi procese înlocuiesc, de asemenea, linii de producție vechi, iar liniile tradiționale de producție a bateriei nu mai sunt potrivite pentru procesele solide -. În zilele noastre, electrozii uscați și formarea electrostatică sunt noi tehnologii care fac ca procesul de fabricație să fie mai sigur și mai scăzut consumul de energie, devenind noi puncte de creștere pentru producătorii de echipamente. Acest lucru înseamnă, de asemenea, că va exista o nouă rundă de explozie în legăturile de echipamente din amonte ale lanțului industrial.

Fotovoltaica a schimbat generarea de energie, bateriile de litiu au schimbat transportul, iar bateriile solide - pot reconstrui întregul sistem energetic, care va continua să se maturizeze cu scenariile de aplicație în viitor. Odată cu îmbunătățirea continuă a proprietăților materiale și scăderea treptată a costurilor de producție, bateriile solide - de stat vor trece treptat de la a fi invizibile și necorporale la a fi utilizabile și de a funcționa rapid. Credeți că bateriile solide - vor fi instalate așa cum sunt programate în 2026? Va deveni următoarea logică energetică de bază pentru a schimba lumea?