Erős akkumulátor az elektromos járműipar felfrissítésére?

A japán Nikkei Shimbun december 9-én arról számolt be, hogy a Toyota szilárdtest-akkumulátort fejleszt, amely feltöltéssel 500 kilométert tud megtenni, és 10 percet vesz igénybe a teljes feltöltése, ami legalább kétharmadával kevesebb, mint a hagyományos elektromos járműveké. A Toyota várhatóan a világ első tömeggyártású szilárdtest akkumulátoros járműgyártója lesz, és jövőre piacra dobja a prototípusokat.

A Toyota hírei mellett a Volkswagen és Bill Gates által közösen beruházott QuantumScape egy új szilárdtest-akkumulátor technológiát is kiadott, amely 15 perc alatt képes 80%-ra feltölteni, 50%-kal növelni az energiasűrűséget, és szélesebb körben ellenáll hőmérséklet, akár -30 ℃. A Volkswagen azt mondta, hogy 2025-re új akkumulátorgyártó sorral kíván rendelkezni.

Tehát mi a különbség a félvezető akkumulátor és a hagyományos akkumulátor között?

Hagyományos lítium akkumulátor: pozitív elektródából, membránból és negatív elektródából áll, majd elektrolittal van feltöltve.

Szilárdtest akkumulátor: A lítium akkumulátor szilárd elektrolitot használ, és az elektrolit anyaga nagymértékben meghatározza a szilárdtest lítium akkumulátor teljesítményét.

A fő különbség a kettő között az, hogy a szilárdtest akkumulátor elektrolitja szilárd, ami azt jelenti, hogy a pozitív és negatív elektródák közötti lítiumion-vándorlás közege folyékonyból szilárdra változik. A katódanyagok folyamatos korszerűsítésével a szilárd elektrolit jobb koordinációt tesz lehetővé, ami elősegíti az akkumulátorrendszer energiasűrűségének javítását.

A szilárdtest akkumulátor előnyei.

A szilárd elektrolit használatának köszönhetően a hagyományos lítium akkumulátorokhoz képest a szilárd akkumulátorok nem égnek, ellenállnak a magas hőmérsékletnek, nem korróziót okoznak, nem elpárolognak, alacsony tűzveszélyesek és nagy energiasűrűséggel rendelkeznek.

Szilárdtest akkumulátor iparosítása.

A szilárdtest akkumulátor az utolsó megoldás az akkumulátor energiasűrűsége és tartóssága miatti szorongásra. A szilárdtest akkumulátornak számos előnye van, de magas költsége és alacsony gyártási kapacitása miatt nem terjedt el széles körben.

A szilárdtest akkumulátorok kereskedelmi forgalomba hozatala nem biztos, hogy olyan gyors, mint azt az emberek gondolják. 2019-ben a Ningde Times elmondta, hogy elkötelezett az összes szilárdtest-akkumulátor fejlesztése mellett, és mintákat is gyártott, de 10 évbe telne, mire teljesen kereskedelmi forgalomba kerülnek, ami azt jelenti, hogy messze vannak a nagyüzemi gyártástól.

A szilárdtest-akkumulátor alkalmazási ütemezése várható.

-2021 lesz a szilárdtest akkumulátorok piacának inkubációs időszaka. A vonatkozó terméktervezés és kutatás-fejlesztés folyik majd, a piacot továbbra is a háromkomponensű akkumulátorok uralják.

-2021-2025-től a szilárdtest akkumulátorok az alkalmazás kezdeti szakaszába lépnek, az akkumulátor energiasűrűsége eléri a 300-500 Wh/kg-ot, és néhány csúcskategóriás elektromos járművet szilárdtest akkumulátorral szerelnek fel.

-2025-től 2030-ig vagy még tovább a piac valóban kiforrott lesz, a szilárdtest akkumulátorok energiasűrűsége meghaladja az 500Wh/kg-ot, és a nagyüzemi gyártás valóban népszerű lesz.

Általánosságban elmondható, hogy az összes szilárdtest-akkumulátor, különösen a nagy áramerősségű alkalmazásokhoz, például az autókhoz használt akkumulátorok messze vannak az iparosítás mértékétől, és további korszerűsítésre és költségszabályozásra szorulnak.

Miért mondják egyesek, hogy küszöbön áll a tömeggyártás, míg mások szerint ez 10 évig fog tartani?

Ahogy sejthető, a jelenleg tömeggyártásra hirdetett "szilárdtest akkumulátorok" nem mind félvezető akkumulátorok, hanem félvezető akkumulátorok.

A félig szilárd akkumulátorok egyik elektródáján általában szilárd, a másikon folyékony elektrolit található. Sokan kísérleteznek a félszilárd akkumulátorokkal a gyors kereskedelmi használatra. A Toyota például a villamosok összes szilárd akkumulátorának kifejlesztését tűzte ki célul, de azt állítja, hogy fokozatosan "félszilárd" akkumulátorokkal kezdi.

Amikor Ning De azt mondta, hogy a nagyüzemi gyártás 10 évig tart, az összes szilárdtest akkumulátorra gondolt, és ez volt a cél.

Vajon a Toyota és a QuantumScape szilárdtest akkumulátorai veszélyt jelentenek az induló vállalkozásokra?

A szilárdtest akkumulátor fejlesztés szemszögéből.

Az európai és amerikai országok akkumulátortechnológiai innovációját elsősorban a startupok vezetik. Mivel az európai és amerikai országokban a kisvállalkozások felelősek az innovációért, a nagyvállalatok pedig egyesülések és felvásárlások révén oldják meg az innovációs problémákat, nincs szükség kiterjedt kutatásra.

Japánban a hagyományos autó- és gépipari vállalkozások dominálnak, mivel a hagyományos japán vállalkozások nagyon előre tekintenek, és minden új technológiát ki akarnak próbálni.

Kína viszonylag későn lépett be a szilárdtest-akkumulátorok területére. Úgy gondoljuk azonban, hogy a szilárdtest akkumulátorok nem olyan lenyűgözőek, mint a média leírta. Még ha van is 1-2 év kihagyás a kutatás-fejlesztésben, az nem elég a fejerő-akkumulátor cég álláspontjának megdöntéséhez.

Először is, ahogy a lítium akkumulátorok általánossá válnak, gyorsan javulni fognak. A jelenlegi folyékony változat, vagy tovább fog fejlődni, főleg ha évente 30%-os javulást ér el, 5 év, 10 év múlva a megnövelt akkumulátor hatásfok hasonló lesz a szilárdtest akkumulátoréhoz.

Másodszor, az innovatív szilárdtest akkumulátor-technológia könnyen integrálható a vállalkozásokba. A szilárdtest akkumulátor szintén a lítium akkumulátor útja. A lítium akkumulátor útján ezeket a továbbfejlesztett technológiákat a vezető vállalatok könnyen összegyűjthetik. Az új akkumulátor-technológia áttörése érdekében a gyárépítés küszöbe és kockázata nagyon magas, ezért sokan adják el a technológiát vezető vállalkozásoknak, amelyek gyorsan bővíthetik a skálát. A szilárdtest-akkumulátorok relatív technológiai lemaradása kicsi, és a nagy tétel előnyei nyilvánvalóan fontosabbak a szilárdtest-akkumulátorok kereskedelmi forgalomba hozatalában.