Электрлік көлік өнеркәсібін жаңарту үшін қуат батареясы керек пе?

Жапонияның Nikkei Shimbun басылымы 9 желтоқсанда Toyota бір рет зарядталғанда 500 шақырым жүре алатын қатты күйдегі аккумуляторды жасап жатқанын және толық зарядтауға 10 минут қажет екенін, бұл дәстүрлі электр көліктерінен кемінде үштен екіге аз екенін хабарлады. Toyota жаппай өндірістегі қатты күйдегі аккумуляторлық көліктердің әлемдегі алғашқы өндірушісі болады және келесі жылы көліктердің прототипін шығарады деп күтілуде.

Toyota жаңалықтарынан басқа, Volkswagen мен Билл Гейтс бірлесіп инвестициялаған QuantumScape компаниясы 15 минут ішінде 80% зарядтауға, қуат тығыздығын 50% арттыруға және кең ауқымды электр қуатына төтеп беруге қабілетті жаңа қатты күйдегі батарея технологиясын шығарды. температура - 30 ℃ дейін. Фольксваген өзінің мақсаты 2025 жылға қарай жаңа аккумулятор шығару желісін құру екенін айтты.

Сонымен, қатты күйдегі батарея мен дәстүрлі батареяның айырмашылығы неде?

Дәстүрлі литий батареясы: ол оң электродтан, диафрагмадан және теріс электродтан тұрады, содан кейін электролитпен толтырылады.

Қатты күйдегі батарея: литий батареясы қатты электролитті пайдаланады, ал электролит материалы қатты күйдегі литий батареясының өнімділігін айтарлықтай анықтайды.

Олардың арасындағы негізгі айырмашылық қатты күйдегі аккумулятордағы электролит қатты күйде болады, яғни оң және теріс электродтар арасындағы литий ионының ауысу ортасы сұйық күйден қатты күйге ауысады. Катодтық материалдарды үздіксіз жаңарту кезінде қатты электролит батарея жүйесінің энергия тығыздығын жақсартуға қолайлы үйлестіруді жақсарта алады.

Қатты күйдегі аккумулятордың артықшылықтары.

Дәстүрлі литий батареяларымен салыстырғанда қатты электролиттерді пайдаланудың арқасында қатты батареялар жанбайтын, жоғары температураға төзімді, коррозияға ұшырамайтын, ұшпамайтын, төмен өрт қаупі және жоғары энергия тығыздығы сипаттамаларына ие.

Қатты күйдегі аккумуляторды индустрияландыру.

Қатты күйдегі батарея батареяның энергия тығыздығы мен төзімділігі туралы алаңдаушылықтың соңғы шешімі ретінде қарастырылады. Қатты күйдегі аккумулятордың көптеген артықшылықтары бар, бірақ ол жоғары құны мен төмен өндірістік қуатына байланысты кеңінен қолданылмады.

Қатты күйдегі батареяларды коммерцияландыру адамдар ойлағандай жылдам болмауы мүмкін. 2019 жылы Ningde Times барлық қатты күйдегі аккумуляторларды әзірлеуге дайын екенін және үлгілерін шығарғанын айтты, бірақ олардың толық коммерциялануы үшін 10 жыл қажет, бұл олардың ауқымды өндірістен алыс екенін білдіреді.

Қатты күйдегі батареяны қолдану кестесі болжалды.

-2021 жыл қатты денелі батареялар нарығының инкубациялық кезеңі болады. Тиісті өнімді жоспарлау және ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар жүргізіледі, нарықта әлі де үштік батареялар басым болады.

-2021-2025 жылдардан бастап қатты күйдегі аккумуляторлар қолданудың бастапқы кезеңіне енеді, батареяның энергия тығыздығы 300-500 Вт/кг жетеді, ал жоғары сапалы электр көліктерінің аз саны қатты күйдегі аккумуляторлармен жабдықталады.

- 2025 жылдан бастап 2030 жылға дейін немесе одан да ұзақ уақыт нарық шынымен жетілген болады, қатты күйдегі батареялардың энергия тығыздығы 500 Вт сағ/кг-нан асады және ауқымды өндіріс шынымен танымал болады.

Тұтастай алғанда, барлық қатты күйдегі батареялар, әсіресе автомобильдер сияқты жоғары ток қолданбаларына арналған батареялар индустрияландыру ауқымынан алыс және одан әрі жаңартуды және шығындарды бақылауды қажет етеді.

Неліктен біреулер жаппай өндіріс жақын деп айтса, басқалары 10 жыл қажет дейді?

Сіз болжағандай, қазіргі уақытта жаппай өндіріс үшін жарнамаланатын «қатты күйдегі батареялар» барлық қатты күйдегі батареялар емес, жартылай қатты күйдегі батареялар.

Жартылай қатты батареяларда әдетте бір электродта қатты электролит, екіншісінде сұйық электролит болады. Жартылай қатты батареялармен тәжірибе жасайтын көптеген адамдар тез коммерциялық пайдалануға арналған. Мысалы, Тойота трамвайларға арналған барлық қатты батареяларды әзірлеуді мақсат етті, бірақ ол біртіндеп «жартылай қатты» батареялардан басталатынын айтады.

Нин Де ауқымды өндіріс үшін 10 жыл қажет екенін айтқан кезде, ол барлық қатты күйдегі батареяларды айтты және бұл мақсат болды.

Toyota және QuantumScape қатты күйдегі батареялары стартаптарға қауіп төндіреді ме?

Қатты күйдегі батареяларды дамыту тұрғысынан.

Еуропа және Америка елдеріндегі аккумуляторлық технология инновациясын негізінен стартаптар басқарады. Еуропа және Америка елдерінде шағын кәсіпорындар инновацияға жауапты болғандықтан, ал ірі кәсіпорындар бірігу және жұту арқылы инновациялық мәселелерді шешеді, кең көлемде зерттеудің қажеті жоқ.

Жапонияда дәстүрлі автомобиль және машина жасау кәсіпорындары басым, өйткені жапондық дәстүрлі кәсіпорындар өте болашаққа ұмтылады және кез келген жаңа технологияны қолданып көргісі келеді.

Қытай қатты күйдегі батареялар саласына салыстырмалы түрде кеш кірді. Дегенмен, біз қатты күйдегі батареялар БАҚ сипаттағандай әсерлі емес деп санаймыз. Ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстарда 1-2 жыл алшақтық болса да, бас қуат аккумуляторлық компанияның ұстанымын төңкеру жеткіліксіз.

Біріншіден, литий батареялары негізгі ағынға айналғанда, олар тез жақсарады. Ағымдағы сұйық нұсқасы, немесе, жақсартуды жалғастырады, әсіресе жыл сайын 30% жақсартсаңыз, 5 жыл, 10 жыл, жақсартылған батарея тиімділігі қатты күйдегі батареяға ұқсас болады.

Екіншіден, қатты күйдегі аккумулятордың инновациялық технологиясын кәсіпорындарға оңай біріктіруге болады. Қатты күйдегі батарея да литий батареясының жолы болып табылады. Литий батареясының жолында бұл жетілдірілген технологияларды жетекші кәсіпорындар оңай жинай алады. Жаңа аккумуляторлық технологияның серпілісі үшін зауыт салудың шегі мен тәуекелі өте жоғары, сондықтан көптеген адамдар технологияны ауқымды жылдам кеңейте алатын жетекші кәсіпорындарға сатады. Қатты күйдегі батареяның салыстырмалы технологиялық алшақтығы аз, ал үлкен партияның артықшылығы қатты күйдегі аккумуляторды коммерцияландыруда маңыздырақ.