إعادة اكتشاف بطاريات الحالة الصلبة

بطاريات الحالة الصلبة: ما وراء أنظمة المواد

قدم د. لي زغ ، المدير العام لسايك تشينغتاو ، وجهة نظر متناقضة في المؤتمر السنوي لبطاريات الليثيوم المتقدمة في نوفيمبر ، متحديا إجماع الصناعة السابق.

لفترة طويلة ، تعتبر بطاريات الحالة الصلبة حلاً مثاليًا لمعالجة مخاوف السلامة وتعزيز كثافة الطاقة في بطاريات أيون الليثيوم. في البداية ، يتضمن تطوير بطاريات الحالة الصلبة مواد تكديس ، واختيار المواد الكهربائية ذات السعة العالية والسلبية في الصناعة ، واستبدال الفاصل والكهارل بالكهرباء مع الحالة الصلبة.

خاصة في من حيث تجانس البطارية الذي يواجه القدرة الزائدة الشديدة ووصول تقنية بطارية الطاقة إلى نقطة حرجة للترقية الشاملة ، تمت مناقشة بطاريات الحالة الصلبة للمركبات والتخطيط المستمر للقدرة بشكل متكرر ، توليد توقعات السوق العالية.

ومع ذلك ، من المهم توخي الحذر بشأن مخاطر توقعات الصناعة المفرطة.

أشار لي تشنغ إلى أنه لا يزال هناك مفهوم خاطئ حول بطاريات الحالة الصلبة في الصناعة ، وفهمها فقط من منظور مادي غير مكتمل. وذكر أن تصنيع الحالة الصلبة ينطوي على ترقية شاملة من أنظمة المواد إلى هياكل البطاريات إلى تكنولوجيا المعالجة.

في الوقت الحالي ، لم يتم بعد إنشاء نظام المواد للبطاريات ذات الحالة الصلبة ، ولم يتم تجهيز معدات خط الإنتاج بالكامل ، مما يؤدي إلى حالة فوضوية داخل سلسلة صناعة البطاريات ذات الحالة الصلبة.

بالنظر إلى السوق ، تحول تركيز سوق الكهرباء لبطاريات الحالة الصلبة من تخطيط تكنولوجيا الواجهة الأمامية إلى المنتجات التي هي على وشك التطبيق. في ضوء هذا التغيير السياقي ، تصبح إعادة تقييم بطاريات الحالة الصلبة الخطوة الأولى في تعديل استراتيجيات الصناعة.

إعادة تقييم بطاريات الحالة الصلبة

أكد لي تشنغ أن بطاريات الحالة الصلبة تقدم حلاً لقيود نظام المواد الصلبة والسائلة.

عندما ننظر إلى تطوير البطاريات السائلة ، فإن نظام الإلكتروليت القائم على المذيبات مثل PC و EC و DMC كان قيد الاستخدام منذ المراحل الأولى للتسويق. خلال هذه العملية ، تحسن أداء البطارية بشكل ثابت ، مع زيادة عمر الدورة من 50 دورة أولية إلى عشرات الآلاف من الدورات. تم دمج المواد المضافة باستمرار في المنحل بالكهرباء ، وخضعت كل من المواد الكهربائية الإيجابية والسلبية لمعالجات السطح لتثبيت الواجهة الصلبة والسائلة.

بشكل عام ، اتبع تطوير نظام البطارية الصلبة والسائلة نهج إضافي. ومع ذلك ، فرض منطق التطوير هذا أيضًا قيودًا على تطبيق مواد البطاريات. إذا تمكنا من الخروج من النمط الثابت للأقطاب الكهربائية الإيجابية الثلاثية عالية النيكل المقترنة بأقطاب سالبة من معدن السيليكون/الليثيوم ، الترقية الشاملة لبطاريات الحالة الصلبة تحمل إمكانات هائلة.

ذكر لي تشنغ أن مزايا بطاريات الحالة الصلبة تكمن في عدم وجود نظام سائل. وهذا يسمح للمواد الكهربائية الموجبة بالتمدد إلى ما وراء المنصة V ، ويمكن استخدام المواد عالية المنجستين دون مخاوف من انحلال المنجستين. بالإضافة إلى ذلك ، تقلل العملية من الخطوات وتبسط العملية الشاملة وتعزز كفاءة الطاقة.

تحديات الواجهة وفجوات السلسلة الصناعية

تترافق إمكانات بطاريات الحالة الصلبة مع تحديات في التكنولوجيا الأساسية ودعم تطوير الصناعة.

تشكل مسألة الواجهات الصلبة عقبة كبيرة على طريق التصنيع. تتضمن هذه الواجهات الاتصالات الفيزيائية والكيميائية على حد سواء ، ويظل إيجاد التوازن الصحيح بين التوصيل الكهربائي ، وتقليل التفاعلات الجانبية ، وتخفيض المقاومة ، محور تركيز رئيسي للصناعة.

ويجري استكشاف حلول متنوعة تجاريًا ، مما يؤدي إلى ظهور طرق تقنية مختلفة لإلكتروليتات الحالة الصلبة. يقترح لي تشنغ الانتباه إلى مسار الكلوريد بالإضافة إلى مسار الكبريتيد ، لأنه يوفر تكلفة منخفضة وتوافق ممتاز في العملية.

يجب أن يتم سد الفجوات في سلسلة الصناعة والتقدم التكنولوجي المتقدم جنبا إلى جنب. يبرز د. لي تشنغ النقص الحالي في الزخم والمواد وتكنولوجيا المعالجة في سلسلة صناعة البطاريات ذات الحالة الصلبة.

تفتقر شركات صناعة السيارات إلى الدافع الكافي لتطوير بطاريات الحالة الصلبة بسبب سوء الفهم المنتشر على نطاق واسع. لا تزال بطاريات الحالة الصلبة لا تعتبر خارجيةNg من حيث التكلفة والأداء مقارنة ببطاريات أيون الليثيوم التقليدية لتطبيقات السيارات.

إن نطاق صناعة المواد الجديدة في نظام البطارية في الحالة الصلبة صغير ، ولا يلبي توريد الأقطاب الكهربائية الإيجابية عالية المنجستين والشوارد الصلبة الطلب. التقدم في تطوير الأقطاب الكهربائية السالبة المحتوية على الليثيوم بطيء أيضًا.

يتخلف تطوير تكنولوجيا العمليات عن التغييرات في نظام المواد الجديد لبطاريات الحالة الصلبة. العمليات المبتكرة ، مثل الأقطاب الكهربائية الإيجابية الجافة ، لا تلبي متطلبات الإنتاج بعد.

مع تقدم التطوير الصناعي لبطاريات الحالة الصلبة ، ستزداد درجة تكرار وتجديد خطوط الإنتاج بشكل ثابت ، مما يؤدي إلى انخفاض تدريجي في تكاليف البطارية.

في مرحلة الحالة شبه الصلبة ، سيتم ابتكار ، معدات خط الإنتاج ، مما يجعل التكاليف قابلة للمقارنة

بطاريات الحالة الصلبة في سياق كومب

يسعى السوق إلى الجيل التالي من بطاريات الطاقة لتحقيق الهدف الأوسع المتمثل في الكهربة الشاملة. يمتد هذا الهدف إلى أبعد من تعزيز اختراق السوق للمركبات الكهربائية ويشمل الكهرباء في مختلف المجالات ، بما في ذلك الأرض والبحر والجو.

ما هي المتطلبات الجديدة التي يشكلها عصر الكهربة الشاملة لبطاريات الطاقة ؟ يعتقد لي زينج أنه في هذه الحقبة ، ليس أولئك الذين لديهم تقنية واحدة متقدّمة بفارق بعيد ، هم الفائزون ، بل هم أولئك الذين هم أبطال من جميع أنحاء العالم ووريورز مضلع.

يتضمن نظام تقييم البطارية الداخلي لمجموعة سيك أكثر من 20 مؤشرًا ، ولكن يمكن تلخيصها في الجوانب الأساسية مثل التكلفة والسلامة والأداء والمتانة.

سيدور تركيز SAIC Qingtao على بطارية الحالة الصلبة الخاصة به حول تعزيز التطوير الشامل في ثمانية أبعاد: تكلفة الخلية ، الاستقرار الحراري ، كثافة الطاقة ، الاتساق ، أداء الشحن ، أداء درجات الحرارة المنخفضة ، ودورة الحياة ، وحياة التقويم. إن منتجات البطاريات التي تتطور من السائل إلى شبه الصلب إلى الحالة الصلبة الكاملة ستلبي تدريجيا مختلف المؤشرات المثالية في السوق.

يشير dr. Zhang Xiaofei ، رئيس بطارية الليثيوم المتقدمة ، إلى أنه ينبغي التعامل بحذر مع ميل السوق الحالي لتحديد أولويات التكلفة في تطوير منتجات البطارية. من الضروري تجنب الاستثمار غير الفعال في السعة المنخفضة والتركيز بدلاً من ذلك على تطوير تقنيات البطاريات من الجيل التالي ، بما في ذلك بطاريات الحالة الصلبة وتقنيات الأقطاب الجافة ، لتحويل الصناعة من التدحرج إلى التوسع.