знание

Какво представляват твърдотелните батерии?

Oct 25, 2024Остави съобщение
 
Какво представляват твърдотелните батерии?

 

 

Още през май тази година много медии раздухаха проекта за 6 милиарда твърдотелни батерии.

 

След това някои компании за твърдотелни батерии обявиха, че ще индустриализират изцяло твърдотелни батерии през 2027 г. Последваха различни пресконференции, за да обявят колко висока може да бъде енергийната плътност и производителността на цикъла. Често може да се чуе енергийната плътност на една клетка на определена компания от 700+Wh/kg.

 

И така, какво точно е твърдотелна батерия? Какво ниво е достигнал пазарът сега? След като общувах с много приятели около мен, открих, че първата концепция, която е лесно да се обърка с твърдотелни батерии, е полутвърда и напълно твърда.

 

info-1200-630

 

Може да се каже, че почти всички така наречени твърдотелни батерии, които в момента се разпространяват на пазара, са полутвърдотелни батерии, тоест смес от твърдо и течно вещество. Въпреки това, след разглобяване на много твърдотелни батерии, беше установено, че така наречената твърдо-течна смес всъщност се вижда трудно и е почти същата като състоянието на течните батерии. Дори чрез някои точни характеристики е трудно да се намерят улики.

 

И така, какво е текущото състояние на технологията за полутвърдотелни батерии?
 


Има две представителни китайски компании: Qingtao и Weilan. Основната система на Qingtao е литиево-железен фосфат (разбира се, те също имат тройна система), а Weilan е представена от тройна (разбира се, те също имат желязо-литий). Първият е основно технология за керамично покритие, а вторият се рекламира като технология за втвърдяване на място (акцентът е върху публичността). Твърди се, че Qingtao в момента има 380Wh/kg клетки в обращение, а Weilan в момента продава 350Wh/kg клетки с капацитет от 110Ah.

 

Какво ще кажете за изцяло твърдотелните батерии? Изцяло твърдотелните батерии се разделят основно на оксиди, полимери и сулфиди (разбира се, има и халиди). Съдейки по текущото състояние на развитие на водещите като цяло компании, целият технологичен път е сулфиден. Така наречената сулфидна батерия в твърдо състояние е всъщност смес от положителни и отрицателни електродни материали с електролити и свързващи проводящи агенти за образуване на положителен електрод (разбира се, има сух и мокър методи), а след това електролитът и малко количество от свързващо вещество се смесват, за да се образува филм (разбира се, има сух и мокър метод). Ако това е мокър метод, сулфидната система е много чувствителна към системата от разтворители и разбира се е необходимо специално свързващо вещество. И накрая, положителните и отрицателните електроди и електролитната мембрана са подредени слой по слой, за да образуват изцяло твърдотелна батерия. Всеки от тези процеси има пропуск, който блокира индустриализацията на изцяло твърдотелните батерии.

Второто нещо, което е лесно да се обърка, е твърдотелна батерия=висока безопасност и висока енергийна плътност

 

Нека първо обсъдим първия: твърдотелна батерия=висока енергийна плътност?
 

 

Това е голямо недоразумение на повечето хора, включително и на тези в индустрията. Те смятат, че изцяло твърдотелните батерии имат висока енергийна плътност. Много хора извън индустрията често възлагат надеждите си на изцяло твърдотелни батерии, като често казват, че „няма да има течност, когато излязат изцяло твърдотелни батерии“. Всъщност това не е така. За да разберем тази логика, първо трябва да започнем от концепцията за енергийна плътност: енергийна плътност=енергия/тегло и енергията се определя от самия материал, така че енергийната плътност на акумулаторната клетка се определя от материалната система на батерията.

 

Желязно-литиевите батерии в момента са 180Wh/kg. Тъй като тройните батерии са разделени на много системи, тяхната енергийна плътност е основно в диапазона 240-360 или дори 380Wh/kg (повече от 285Wh/kg изисква материали на базата на силиций). Разбира се, системата от литиево-кобалтов оксид е основно с повече от 200 енергийни плътности. Сега много реклами за енергийна плътност на пазара са достигнали 450, 500, 600 или дори 700Wh/kg или повече. По принцип материалът за отрицателен електрод е литиев метал или без отрицателен електрод. Това е общото състояние на енергийна плътност. Материалите на положителните и отрицателните електроди на изцяло твърдотелните батерии не са отделени от течните суровини. Следователно енергийната плътност на изцяло твърдотелните батерии няма да бъде по-висока от тази на течните батерии.

 

Високата стойност, за която всички говорят, всъщност се основава на очакването, че изцяло твърдотелните батерии могат да използват литиево-метални отрицателни електроди, за да постигнат висока енергийна плътност на клетката на батерията след решаване на проблема с безопасността, но тази трудност е не по-малка от решаването на проблем с безопасността на течни литиево-метални батерии. Следователно е несъстоятелно да се каже, че енергийната плътност на твърдотелните батерии е ниска. Напротив, от действителния статус на развитие енергийната плътност на изцяло твърдотелните батерии ще бъде по-ниска. Първото идва от прилагането на високоенергийни системни материали, второто идва от съотношението на активните материали, третото идва от дебелината на електролитната мембрана, а четвъртото идва от проблема, че не всички плащат много внимание към момента. Работата на изцяло твърдотелни батерии изисква скоба за високо налягане. Скобата ще увеличи теглото на електрическото оборудване по време на реална употреба, като по този начин ще намали предимството на енергийната плътност на клетката на батерията до известна степен.

 

info-1200-727

 

И така, какво да кажем за проблемите на безопасността, за които всички говорят? Безопасни ли са наистина изцяло твърдотелните батерии?
 

 

Като цяло, изцяло твърдотелните батерии имат значително подобрена безопасност (има реални тестове), но като сулфидна твърда батерия с мек опаковъчен материал, самият сулфид е материал с големи рискове за безопасността. Второ, подобряването на безопасността на изцяло твърдотелните батерии също е ограничено. Не е безопасно по своята същност. До известна степен все още може да предизвика термично изтичане на батерията.

 

Горното е някакво сравнително макроскопично разбиране на настоящите твърдотелни батерии, включително изцяло твърдотелни и полутвърдотелни. Разбира се, в дългосрочен план изцяло твърдото състояние все още е оптимистично. От сегашната ситуация трудността за решаване на проблемите с безопасността на високоенергийните течни батерии не е непременно по-ниска от трудността за разработване на ново поколение високобезопасни изцяло твърдотелни батерии. Вярвам, че със съвместните усилия на индустриалните вериги нагоре и надолу по веригата можем да пробием статуквото и да реализираме революцията.

 

Забележка: Повечето статии, препечатани на този сайт, са събрани от Интернет. Авторските права върху статиите принадлежат на оригиналния автор и оригиналния източник. Мненията в статията са само за споделяне и комуникация. Ако има проблеми с авторските права, моля, уведомете ме и аз ще се справя с тях навреме.

Изпрати запитване
Cookie Usage.
In order to provide you with a better browsing experience, this website will use cookies. By clicking "Accept" or continuing to browse this website, you agree to our use of cookies.  Learn more