¿Cómo es el desarrollo actual de las baterías de estado sólido?

Las baterías de estado sólido se refieren a baterías producidas con electrodos de estado sólido y electrolitos de estado sólido. A diferencia de las baterías de forma líquida existentes, son una de las principales direcciones para el desarrollo de baterías de vehículos de nueva energía en el futuro. Recientemente, cuando el Grupo Volkswagen anunció su informe financiero del segundo trimestre, el CEO del Grupo Volkswagen, Herbert Diss, dijo que Volkswagen planea producir baterías de estado sólido de forma independiente y que la producción en masa puede comenzar en 2024 o 2025. Según el&nacional, Energy- Hoja de ruta de ahorro y tecnología de vehículos de nueva energía" ;, para 2025, el objetivo de densidad de energía de las baterías de litio para vehículos eléctricos puros es de 400Wh / kg, y el objetivo en 2030 es de 500Wh / kg. En lo que respecta a la batería ternaria ampliamente utilizada actualmente, el cuello de botella técnico existente en esta etapa dificulta la consecución de los objetivos anteriores.

Si la densidad de energía de las baterías de litio de potencia es alcanzar el objetivo de una densidad de energía superior a 500Wh / kg según lo programado, el sistema de batería de electrolito líquido existente puede no tener energía. Como ruta de tecnología de batería de próxima generación para 500Wh / kg, la investigación y el desarrollo del sistema de batería de estado sólido se ha convertido en una demanda rígida. El desarrollo a mediano y largo plazo de la industria automotriz de nueva energía requiere nuevas reservas técnicas, y se espera que las baterías de iones de litio de estado sólido se conviertan en la ruta tecnológica dominante para la próxima generación de baterías de litio automotrices. No solo es una dirección de desarrollo importante para las baterías secundarias en el futuro, sino también una tarea importante en la actualidad.

¿Cuáles son las ventajas de las baterías de estado sólido en comparación con las ternarias? En primer lugar, en términos de densidad de energía, la ventana electroquímica de electrolitos orgánicos que se utilizan actualmente en baterías ternarias y otras baterías de iones de litio es limitada, y es difícil ser compatible con ánodos de litio metálico y materiales de cátodos de alto potencial recientemente desarrollados. Sin embargo, los electrolitos sólidos generalmente tienen una capacidad eléctrica más amplia que los electrolitos orgánicos. La ventana química ayuda a aumentar aún más la densidad de energía de la batería. En segundo lugar, en términos de volumen, dado que el electrolito se reemplaza por un electrolito sólido, el volumen de una batería sólida será menor bajo la misma densidad de energía. Con la misma cantidad de energía, las baterías de estado sólido serán más pequeñas. En el caso de que la densidad de energía siga siendo la misma, la masa y el volumen de la batería de estado sólido con la misma carga serán menores que los de la batería de electrolito líquido. No solo eso, debido a que no hay electrolito en la batería de estado sólido, es más fácil sellarla. Cuando se usa en equipos de gran escala como automóviles, no es necesario agregar tubos de enfriamiento adicionales, controles electrónicos, etc., lo que ahorra costos al tiempo que reduce su propio peso. Después de usar un electrolito sólido, el electrodo negativo de grafito se puede reemplazar con litio metálico, lo que reduce significativamente el peso de toda la batería.

Desde la perspectiva del diseño de las baterías de estado sólido en varios países, Toyota está más avanzada en tecnología. Lanzó baterías de estado sólido de sulfuro en 2010. En 2014, la densidad de energía del prototipo experimental de la batería&alcanzó los 400Wh / kg. En febrero de 2017, las patentes relacionadas con baterías de estado sólido de Toyota&llegaron a 30, mucho más que otras compañías. Según los ejecutivos de Toyota, Toyota realizará la industrialización de las baterías de estado sólido de sulfuro en 2020. Además, Samsung también ha logrado ciertos resultados, utilizando electrolitos sólidos a base de sulfuro para producir una prueba secundaria totalmente sólida laminada de 2000mAh, 175Wh / kg. batería.

La compañía nacional CATL también es relativamente madura en baterías de estado sólido de sulfuro y actualmente está acelerando el desarrollo de baterías de metal de litio de estado sólido de sulfuro para vehículos eléctricos. Además, vale la pena señalar que Ganfeng Lithium ha completado recientemente el proyecto de línea piloto de investigación y desarrollo de baterías de estado sólido de primera generación, y sus muestras han pasado la inspección del Centro de Inspección de Automóviles del Instituto de Investigación de Automóviles de China, y el proyecto no tiene precedente de práctica exitosa en China, que es un líder internacional Se espera que el avance tecnológico logre la producción en masa en 2019.

En comparación con las baterías ternarias, las baterías de estado sólido tienen tantas ventajas, ¿por qué no han podido lograr una producción en masa? La clave de las baterías de estado sólido son los materiales electrolíticos de estado sólido. La razón más importante de la dificultad en el desarrollo de baterías de estado sólido en esta etapa es la falla de los materiales electrolíticos para lograr avances. Ninguno de los materiales de electrolitos sólidos inorgánicos y electrolitos poliméricos existentes tiene alta conductividad iónica y resistencia mecánica, pero también tiene buenas propiedades de procesamiento.

Los problemas técnicos de las baterías de litio eléctricas siempre han sido el cuello de botella que restringe el desarrollo de vehículos de nueva energía, y el cuello de botella que las baterías de estado sólido son difíciles de superar también está en la tecnología. En la feroz competencia actual de&en la industria de las baterías de litio, las empresas que realmente se ríen son las que dominan las tecnologías centrales. Las baterías de estado sólido son una importante dirección de desarrollo tecnológico en el futuro, y ya es el consenso de la industria. Si las empresas chinas pueden ganar la próxima" dura batalla" todavía necesita los esfuerzos conjuntos de colegas de la industria.