Strømbatteri til at genopfriske elbilindustrien?

Japanske Nikkei Shimbun rapporterede den 9. december, at Toyota er ved at udvikle et solid state-batteri, som kan køre 500 kilometer, når det er opladet, og det tager 10 minutter at oplade fuldt ud, mindst to tredjedele mindre end traditionelle elektriske køretøjer. Toyota forventes at blive verdens første producent af solid state-batterier i masseproduktion og vil lancere prototypebiler næste år.

Udover Toyotas nyheder, udgav QuantumScape, et selskab investeret i fællesskab af Volkswagen og Bill Gates, også en ny solid state-batteriteknologi, som kan oplade 80 % på 15 minutter, øge energitætheden med 50 % og modstå en bredere vifte af temperaturer, så lave som -30 ℃. Volkswagen sagde, at dets mål er at have en ny batteriproduktionslinje i 2025.

Så hvad er forskellen mellem solid state-batteri og traditionelt batteri?

Traditionelt lithiumbatteri: det er sammensat af positiv elektrode, membran og negativ elektrode og derefter fyldt med elektrolyt.

Solid state-batteri: Lithiumbatteriet bruger fast elektrolyt, og elektrolytmaterialet bestemmer i høj grad ydelsen af ​​solid state lithiumbatteriet.

Den væsentligste forskel på de to er, at elektrolytten i solid state-batteriet er fast, hvilket betyder, at mediet til lithium-ion-migrering mellem de positive og negative elektroder skifter fra flydende til faststof. Med den kontinuerlige opgradering af katodematerialer kan fast elektrolyt skabe bedre koordinering, hvilket er befordrende for at forbedre batterisystemets energitæthed.

Fordele ved solid state batteri.

På grund af brugen af ​​fast elektrolyt, sammenlignet med traditionelle lithium-batterier, har solide batterier karakteristika af ikke-forbrænding, høj temperaturbestandighed, ikke-korrosion, ikke-fordampning, lav brandrisiko og høj energitæthed.

Industrialisering af solid state batteri.

Solid state batteri betragtes som den sidste løsning på angsten for batteriets energitæthed og udholdenhed. Solid state batteri har mange fordele, men det har ikke været meget brugt på grund af dets høje omkostninger og lave produktionskapacitet.

Kommercialiseringen af ​​solid state-batterier er måske ikke så hurtig, som folk tror. I 2019 sagde Ningde Times, at det var forpligtet til at udvikle alle solid state-batterier og havde produceret prøver, men det ville tage 10 år for dem at blive fuldt kommercialiseret, hvilket betyder, at de er langt fra storskalaproduktion.

Anvendelsesplanen for solid state-batterier er forudsagt.

-2021 vil være inkubationsperioden for solid-state batterimarkedet. Der vil blive gennemført relevant produktplanlægning samt forskning og udvikling, og markedet vil fortsat være domineret af ternære batterier.

-Fra 2021-2025 vil solid state-batterier gå ind i den indledende fase af anvendelsen, hvor batteriets energitæthed når 300-500Wh/kg, og et lille antal high-end elektriske køretøjer vil blive udstyret med solid state-batterier.

-Fra 2025 til 2030 eller endnu længere, vil markedet være virkelig modent, energitætheden af ​​solid-state batterier vil overstige 500Wh/kg, og storskala produktion vil være virkelig populær.

Generelt er alle solid state-batterier, især dem til højstrømsanvendelser såsom biler, langt væk fra industrialiseringens omfang og har brug for yderligere opgradering og omkostningskontrol.

Hvorfor siger nogle mennesker, at masseproduktion er nært forestående, mens andre siger, at det vil tage 10 år?

Som du måske gætter, er de "solid state-batterier", der i øjeblikket annonceres til masseproduktion, ikke alle solid state-batterier, men semi-solid state-batterier.

Halvfaste batterier har normalt en fast elektrolyt på den ene elektrode og en flydende elektrolyt på den anden. Mange mennesker, der eksperimenterer med halvfaste batterier, er til hurtig kommerciel brug. Toyota har f.eks. satset på at udvikle alle solide batterier til sporvogne, men siger, at det så småt vil starte med "halvfaste" batterier.

Da Ning De sagde, at det ville tage 10 år at producere i stor skala, mente han alle solid state-batterier, og det var målet.

Vil Toyota og QuantumScapes solid-state batterier udgøre en trussel mod startups?

Fra perspektivet af solid state batteri udvikling.

Den batteriteknologiske innovation i europæiske og amerikanske lande ledes hovedsageligt af startups. Fordi små virksomheder er ansvarlige for innovation i europæiske og amerikanske lande, og store virksomheder løser innovationsproblemer gennem fusioner og opkøb, er der ingen grund til at udforske dem meget.

Japan er domineret af traditionelle bil- og maskinvirksomheder, fordi traditionelle japanske virksomheder er meget fremadskuende og ønsker at prøve enhver ny teknologi.

Kina kom relativt sent ind på området for solid state-batterier. Vi mener dog, at solid state-batterier ikke er så imponerende som de beskrevne medier. Selv om der er et hul på 1-2 år i forskning og udvikling, er det ikke nok til at vælte hovedbatteriselskabets position.

For det første, efterhånden som lithium-batterier bliver mainstream, vil de forbedres hurtigt. Den nuværende flydende version, eller, vil fortsætte med at forbedre, især hvis du får 30% forbedring hvert år, 5 år, 10 år, vil den forbedrede batterieffektivitet ligne solid-state batteriet.

For det andet kan innovativ solid-state batteriteknologi nemt integreres i virksomheder. Solid state batteri er også ruten for lithium batteri. På ruten med lithiumbatterier kan disse forbedrede teknologier nemt samles af førende virksomheder. For gennembruddet af ny batteriteknologi er tærsklen og risikoen for at bygge en fabrik meget høj, så mange mennesker vil sælge teknologien til førende virksomheder, som hurtigt kan udvide skalaen. Det relative teknologigab for solid state-batterier er lille, og fordelen ved stor batch er naturligvis vigtigere i kommercialiseringen af ​​solid state-batterier.