Güç bataryası teknolojisinin etkin noktaları ile ilgili olarak Akademisyen Ouyang Minggao bir sınıf açtı China Automotive News
"Katı hal pillerinin 2017'de küresel pil alanında şüphesiz en sıcak teknik terim olduğu söylenmelidir, bu yüzden küresel güç pil teknolojisi etkin noktalarını tanıtmak için katı hal pilleri örnek alıyorum." Yakın zamanda Çin Elektrikli Araç Yüzler Konferansı (2018) yakında yapılacak Arifenin arifesinde, Çin Bilimler Akademisi akademisyeni, Tsinghua Üniversitesi profesörü ve Çin Elektrikli Araçlar Derneği'nin 100 kişilik yönetici başkan yardımcısı Ouyang Minggao, bazı endüstri medyaları için katı hal pilleri üzerine bir kurs açtı ve katı hal pilleri "en büyük yıllık ilerlemeye ve birçok teknolojik ilerlemeye" sahip. Akademisyen Ouyang Minggao'nun bunu temel bir giriş nesnesi olarak kullanmasının nedeni de bu oldu.
En son teknoloji olmasına rağmen, tamamen katı hal lityum piller kavramı, lityum iyon pillerden daha önce ortaya çıktı.Birçok yerli araştırma kurumu ve endüstriyel birim, ilkinin araştırma ve geliştirmesine yatırım yaptı. Qingdao Enerji Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi tarafından geliştirilen katı hal polimer pil Ouyang Minggao'ya göre, Çin Bilimler Akademisi 300 Wh / kg enerji yoğunluğuna sahiptir; Çin Bilimler Akademisi Ningbo Malzeme Enstitüsü tarafından geliştirilen inorganik katı hal lityum pil 240Wh / kg enerji yoğunluğuna sahiptir; ayrıca Ningbo Malzeme Enstitüsü ve Ganfeng Lityum Sanayi işbirliği sanayileşmesini ilerletiyor ve 2019 için seri üretim planlanıyor.
Ouyang Minggao tanıttı: "Tüm katı hal lityum piller, bu kelimenin her kelimesi atlanamaz veya değiştirilemez." Tüm katı hal "katı halden farklıdır ve lityum pil" ve lityum iyon pil "aynı kavram değildir. Sözde "tamamen katı hal lityum pil", çalışma sıcaklığı aralığında kullanılan elektrotların ve elektrolit malzemelerin katı olduğu ve herhangi bir sıvı bileşen içermediği bir lityum pildir, bu nedenle tam adı "tamamen katı hal elektrolit lityum pil" dir. Tekrar tekrar şarj edilip boşaltılamayacağı, tamamen katı lityum birincil pillere ve tamamen katı lityum ikincil pillere ayrılabilir.Negatif elektrotun, aktif malzeme olarak doğrudan metal lityum kullanıp kullanmadığına göre, tamamen katı lityum ikincil piller ayrıca tamamen katı lityum iyon pillere ayrılır ve Tamamen katı hal metal lityum piller, birincisi negatif elektrot olarak grafit veya silikon, kalay ve diğer alaşım reaksiyon malzemelerini kullanır, ikincisi negatif elektrot olarak lityum metal kullanır ve şu anda kullandığımız anot malzemeleri çoğunlukla karbon, silikon karbon veya lityum titanattır. . "
Kısaca, tamamen katı hal lityum pillerin tanımı ve sınıflandırılması detaylandırılmıştır Muhabir aşağıdaki diyagramı yapmıştır:
Tamamen katı hal lityum pilin endüstride yaygın olarak ilgi görmesinin nedeni, temel olarak şu anda güç pillerinin gelişimini etkileyen iki temel sorunu, yani güvenlik ve düşük enerji yoğunluğunu çözmesinin beklenmesidir.
Bu bağlamda Ouyang Minggao, "Tüm katı hal lityum pillerin birçok potansiyel teknik avantajı vardır. Birincisi yüksek güvenliktir, çünkü yanıcı geleneksel organik solvent elektrolitler yerine yüksek termal kararlılığa sahip katı elektrolitlerin kullanılması tetiklemeyi önleyebilir Elektrolit yanma problemi; ikincisi, enerji yoğunluğu yüksektir.Aynı pozitif elektrota dayanan ultra yüksek metal lityum kapasitesi nedeniyle, katı metal lityum pillerin enerji yoğunluğu, geleneksel sıvı lityum iyon pillere kıyasla büyük ölçüde geliştirilebilir; üçüncü, pozitif elektrot Negatif elektrot lityum metal olduğundan ve pozitif elektrot lityum içermediğinden malzeme seçim aralığı geniştir.Dördüncüsü, sistemin yüksek bir özgül enerjisi vardır.Elektrolitin akışkanlığı olmadığından, pil sistemine faydalı olan yüksek voltajlı bir monomer oluşturmak için seri olarak kolayca bağlanabilir. Geliştirilmiş grup verimliliği ve enerji yoğunluğu. "
Bununla birlikte, tüm katı hal lityum pillerin mevcut ana teknik zorlukları da mevcuttur.Ouyang Minggao, ilk sorunun katı elektrolit malzemelerin düşük iyonik iletkenliği, ikincisi katı / katı arayüz teması ve kararlılığı; üçüncüsü metal lityum olduğunu ortaya koydu. Yeniden şarj edilebilirlik zayıftır; dördüncü olarak, üretim maliyeti yüksektir, hazırlık süreci karmaşıktır ve katı elektrolit daha pahalıdır.
Yukarıdaki sorunlardan dolayı gerçek tamamen katı hal metal lityum pil teknolojisi olgunlaşmamış ve hala teknik belirsizlikler var. Ouyang Minggao'ya göre, katı hal lityum iyon piller şu anda atılımlar, performans avantajları ve sanayileşme beklentileri sergiliyor veya var.
Şu anda, katı hal lityum pil araştırmaları sürekli olarak ısınıyor Katı hal lityum pil teknolojisinin dış gelişme eğilimleri: Amerika Birleşik Devletleri, Avrupa, Japonya, Güney Kore yatırım yapıyor, ancak her ülkenin kalkınma durumu aynı değil. Ouyang Minggao şunları söyledi: "Amerika Birleşik Devletleri'nde, yıkıcı teknolojilere dayanan S-akit3 ve Solid-State gibi küçük şirketler ve girişimci şirketler hakimdir; Japonya, temelde katı hal lityum iyon pilleri araştıran Toyota'nın hakimiyetindedir. , 2022'de ticarileştirilecek, yani Japonya'da yıkıcı bir araştırma yok. Grafit anotların çoğu lityum metal anotlar yerine kullanılıyor. Kore de Japonya'daki duruma benzer grafit anotlar kullanıyor. "
Tabii ki, en son teknoloji olarak, katı hal pil teknolojisi şu anda endüstriyel gelişme için gerekli koşullara sahip değil. Toplantıda Profesör Ouyang Minggao, mevcut yerli güç pillerinin ana teknolojik ilerlemesini de tanıttı. Şu anda, 2020'de sanayileştirilmesi planlanan 300 watt-saat / kg pil önemli bir atılım gerçekleştirdi ve uygulama gereksinimlerine yakın.Araştırma ve geliştirme şu anda Ningde Times, Tianjin Lishen ve Hefei Guoxuan ekipleri tarafından yürütülüyor. Görev için, yukarıdaki üç ekip temelde benzer teknik yolları benimsedi, yani pozitif elektrot yüksek nikel üçlüsü ve negatif elektrot silikon karbondur. Batarya hücresinin enerji yoğunluğu şu anda yaklaşık 230 Wh / kg'dır ve sistem yaklaşık 150 Wh / kg'dır.
Gelecek için, "Enerji Tasarruflu ve Yeni Enerji Araçları" ana projesinin genel uzman grubu, güç pillerinin gelişme eğilimi hakkında bir tahmin yaptı (ulusal pil teknolojisi yol haritası için bir temel olarak değil). Toplantıda Akademisyen Ouyang Minggao şu tabloyu sundu:
Pil performansının iyileştirilmesi, teknik yolların seçimi ve maliyetlerin azaltılması, endüstrinin odak noktasıdır. Yukarıdaki tabloda, kayda değer birkaç anahtar düğüm vardır.
Örneğin 2020 yılında tek bir bataryanın özgül enerjisi 300 Wh / kg'a, özgül güç 1000 Wh / kg olacak ve döngü 1000 kattan fazla olacak ve maliyeti 0.8 yuan / Wh'a düşürülecek.
2025 yılına kadar, lityum bakımından zengin manganez bazlı malzemeler kullanmak gibi katot malzemelerin performansı daha da iyileştirilecek.O zamana kadar, tek hücrelerin özgül enerjisi 400 Wh / kg, özgül güç 1300 Wh / kg ve 2000'den fazla çevrime ulaşacak ve maliyet 0.6'ya düşürülecek RMB / Wh içinde. Ouyang Minggao, o sırada genel maliyet-etkin saf elektrikli bir arabanın makul kilometresinin 300-400 kilometre olduğunu söyledi.
Son olarak 2030 yılına kadar elektrolitlerde bir atılım bekleniyor, yani katı hal piller büyük ölçekte sanayileşecek.Ouyang Minggao, pil hücrelerinin özgül enerjisinin 500 Wh / kg'a ulaşmasının beklendiğini, aynı zamanda geleneksel uygun maliyetli modellerin de devam edeceğini söyledi. Sürüş menzili 500 kilometreden fazla olacaktır.
Metin: Feng Hua Editör: Zhang Peng
Telif Hakkı Bildirimi
