איך ההתפתחות הנוכחית של סוללות מצב מוצק?

סוללות מצב מוצק מתייחסות לסוללות המיוצרות באמצעות אלקטרודות מצב מוצק ואלקטרוליטים במצב מוצק. בשונה מהמצברים הקיימים בצורת נוזל, הם מהווים את הכיוון העיקרי לפיתוח מצברים חדשים לרכבי אנרגיה בעתיד. לאחרונה, כאשר קבוצת פולקסווגן הכריזה על הדו"ח הכספי ברבעון השני, אמר מנכ"ל קבוצת פולקסווגן, הרברט דיס, כי פולקסווגן מתכננת לייצר באופן עצמאי סוללות מצב מוצק, והייצור ההמוני עשוי להתחיל בשנת 2024 או 2025. חיסכון וטכנולוגיית רכב חדש באנרגיה מפת הדרכים" ;, עד 2025, יעד צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום לרכבים חשמליים טהורים הוא 400Wh / kg, והיעד בשנת 2030 הוא 500Wh / kg. מבחינת הסוללה הטרינרית הנפוצה כיום, צוואר הבקבוק הטכני הקיים בשלב זה מקשה על השגת היעדים הנ"ל.

אם צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום צריכות להשיג את המטרה של צפיפות אנרגיה גדולה מ- 500Wh / ק"ג כמתוכנן, מערכת הסוללות האלקטרוליטים הנוזליים הקיימת עשויה להיות חסרת כוח. כמסלול טכנולוגיית הסוללות מהדור הבא עבור 500Wh / ק"ג, המחקר והפיתוח של מערכת סוללות במצב מוצק הפכו לדרישה נוקשה. ההתפתחות לטווח הבינוני והארוך של תעשיית מכוניות האנרגיה החדשה דורשת עתודות טכניות חדשות, וסוללות ליתיום-יון במצב מוצק צפויות להפוך למסלול הטכנולוגי הדומיננטי לדור הבא של סוללות ליתיום כוחניות לרכב. זה לא רק כיוון פיתוח חשוב עבור סוללות משניות בעתיד, אלא גם משימה חשובה כיום.

מה היתרונות של סוללות מצב מוצק בהשוואה לסוללות טרנריות? ראשית כל, מבחינת צפיפות האנרגיה, החלון האלקטרו-כימי של אלקטרוליטים אורגניים המשמשים כיום בסוללות ליתיום-יון אחרות מוגבל, וקשה להיות תואם לאנודות ליתיום ממתכת ולחומרי קתודה עתירי פוטנציאל. עם זאת, אלקטרוליטים מוצקים בדרך כלל בעלי קיבולת חשמלית רחבה יותר מאשר אלקטרוליטים אורגניים. החלון הכימי מסייע בהגדלת צפיפות האנרגיה של הסוללה. שנית, מבחינת נפח, מכיוון שהאלקטרוליט מוחלף באלקטרוליט מוצק, נפחו של סוללה מוצקה יהיה קטן יותר באותה צפיפות אנרגיה. עם אותה כמות כוח, סוללות מצב מוצק יקטנו. בנסיבות שצפיפות האנרגיה נשארת זהה, המסה והנפח של סוללת מצב מוצק עם אותה טעינה יהיו קטנים יותר מזו של סוללת האלקטרוליטים הנוזליים. לא רק זאת, מכיוון שבסוללת המצב המוצק אין אלקטרוליט, קל יותר לאטום אותה. כשמשתמשים בו בציוד בקנה מידה גדול כמו מכוניות, אין צורך להוסיף צינורות קירור נוספים, בקרות אלקטרוניות וכו ', מה שחוסך בעלויות תוך הפחתת משקלו האישי. לאחר שימוש באלקטרוליט מוצק ניתן להחליף את האלקטרודה השלילית הגרפית בליתיום מתכתי, מה שמפחית משמעותית את משקל הסוללה כולה.

מנקודת המבט של פריסת סוללות מצב מוצק במדינות שונות, טויוטה מתקדמת יותר בטכנולוגיה. היא השיקה סוללות מצב מוצק גופרתי בשנת 2010. בשנת 2014, צפיפות האנרגיה של אב הטיפוס הניסויי של הסוללה&# 39 הגיעה ל -400 וואט / ק"ג. נכון לפברואר 2017, הפטנטים הקשורים לסוללה במצב מוצק של טויוטה&# 39 הגיעו ל -30, הרבה יותר גבוהים מחברות אחרות. לטענת מנהלי טויוטה, טויוטה תממש את התיעוש של סוללות מצב מוצק גופרתי בשנת 2020. בנוסף, סמסונג השיגה גם תוצאות מסוימות, תוך שימוש באלקטרוליטים מוצקים מבוססי סולפיד כדי לייצר ניסוי של 2000 מיליאמפר / שעה, 175 וואט / ק"ג למינציה מלאה מלא. סוֹלְלָה.

החברה המקומית CATL גם בוגרת יחסית בסוללות מצב מוצק גופרתי, וכעת היא מאיצה את פיתוחן של סוללות ליתיום מתכות סולידריות למצב מלא. בנוסף, ראוי לציין כי גנפנג ליתיום השלים לאחרונה את פרויקט קו הפיילוט למחקר ופיתוח סוללות במצב מוצק, והדגימות שלו עברו את הבדיקה של מכון פיקוח הרכב של מכון סין למחקר הרכב, ולפרויקט אין תקדים מעשי מוצלח בסין, שהיא המובילה הבינלאומית פריצת הדרך הטכנולוגית צפויה להשיג ייצור המוני בשנת 2019.

בהשוואה לסוללות טרנריות, לסוללות מצב מוצק יתרונות רבים כל כך, מדוע לא הצליחו להשיג ייצור המוני? המפתח לסוללות מצב מוצק הוא חומרי אלקטרוליטים במצב מוצק. הסיבה החשובה ביותר לקושי בפיתוח סוללות מצב מוצק בשלב זה היא כישלונם של חומרי אלקטרוליטים להשיג פריצות דרך. לאף אחד מחומרים אלקטרוליטים מוצקים אורגניים ומוצרי אלקטרוליטים פולימרים אין מוליכות יונית וחוזק מכני, אך יש לו גם תכונות עיבוד טובות.

הבעיות הטכניות של סוללות ליתיום צריכות היו תמיד צוואר הבקבוק המגביל את התפתחותם של רכבי אנרגיה חדשים, וצוואר הבקבוק שקשה לפרוץ סוללות מצב מוצק הוא גם בתחום הטכנולוגיה. בתחרות העזה של&# 39 כיום בענף סוללות הליתיום החשמליות, החברות שבאמת צוחקות אחרונות הן לעתים קרובות אלה ששולטות בטכנולוגיות הליבה. סוללות מצב מוצק הן כיוון חשוב לפיתוח טכנולוגי בעתיד, וזה כבר הקונצנזוס של התעשייה. האם חברות סיניות יכולות לזכות ב-" הקרב הקשה ב-" עדיין זקוק למאמצים משותפים של עמיתים בענף.