Solid-State-Batterien neu entdecken

Festkörper batterien: Jenseits von Materials ystemen

Dr. Li Zheng, General Manager von SAIC Qingtao, präsentierte auf der Jahres konferenz 2023 Advanced Lithium Battery im November einen gegen sätz lichen Standpunkt und stellte den vorherigen Branchen konsens in Frage.

Festkörper batterien gelten seit langem als ideale Lösung, um Sicherheits bedenken auszu räumen und die Energie dichte in Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern. Anfänglich umfasste die Entwicklung von Festkörper batterien das Stapeln von Materialien, die Auswahl der positiven und negativen Elektroden materialien mit der höchsten Kapazität in der Industrie und das Ersetzen des Separators und des Elektrolyten durch einen Festkörper elektrolyten.

Insbesondere im Jahr 2023 wurden Festkörper batterien für Fahrzeuge und kontinuierliche Kapazitäts planung häufig diskutiert, da die Batterie homogenität mit ernsthaften Überkapazitäten konfrontiert ist und die Technologie für Leistungs batterien einen kritischen Punkt für ein umfassendes Upgrade erreicht. hohe Markter wartungen generieren.

Es ist jedoch wichtig, hinsichtlich des Risikos übermäßiger Erwartungen der Branche Vorsicht walten zu lassen.

Li Zheng wies darauf hin, dass es in der Branche immer noch ein Missverständnis über Festkörper batterien gibt und es unvollständig ist, sie nur aus materieller Sicht zu verstehen. Er erklärte: "Die Industrialisierung von Festkörper batterien beinhaltet ein umfassendes Upgrade von Materials ystemen über Batteries trukturen bis hin zur Prozess technologie."

Derzeit ist das Materials ystem für Festkörper batterien noch nicht etabliert, und die Ausrüstung der Produktions linie ist nicht vollständig ausgestattet, was zu einem chaotischen Zustand innerhalb der Kette der Festkörper batterie industrie führt.

In Anbetracht des Marktes hat sich der Fokus des Elektr ifizierungs marktes für Festkörper batterien vom Layout der Front-End-Technologie auf Produkte verlagert, die kurz vor der Anwendung stehen. Angesichts dieser kontext bezogenen Veränderung ist die Neubewertung von Festkörper batterien der erste Schritt zur Anpassung der Industries trategien.

Neubewertung von Festkörper batterien

Li Zheng betonte, dass Festkörper batterien eine Lösung für die Einschränkungen des Fest-Flüssig-Materials ystems bieten.

Wenn wir uns die Entwicklung von Flüssig batterien ansehen, wird das Elektrolyt system auf Basis von Lösungsmitteln wie PC, EC und DMC seit den frühen Stadien der Komme rzialisierung verwendet. Während dieses Prozesses hat sich die Batterie leistung stetig verbessert, und die Lebensdauer des Zyklus stieg von anfänglich 50 Zyklen auf Zehntausende von Zyklen. Additive wurden kontinuierlich in den Elektrolyten eingebaut, und sowohl positive als auch negative Elektroden materialien wurden Oberflächen behandlungen unterzogen, um die Grenzfläche zwischen Fest und Flüssigkeit zu stabilisieren.

Insgesamt hat die Entwicklung des Fest-Flüssig-Batteries ystems einen additiven Ansatz verfolgt. Diese Entwicklungs logik hat jedoch auch die Anwendung von Batterie materialien einges chränkt. Wenn wir uns vom „ festen Muster “von ternären positiven Elektroden mit hohem Nickel gehalt, gepaart mit negativen Elektroden auf Silizium basis/Lithium metall, lösen können, das umfassende Upgrade von Festkörper batterien birgt ein immenses Potenzial.

Li Zheng erklärte, dass die Vorteile von Festkörper batterien in der Abwesenheit eines Flüssigkeits systems liegen. Dies ermöglicht es positiven Elektroden materialien, sich über die 4,2-V-Plattform hinaus zu erstrecken, und Materialien mit hohem Mangan gehalt können ohne Bedenken hinsichtlich der Mangan auflösung verwendet werden. Darüber hinaus reduziert der Prozess die Schritte, vereinfacht den Gesamt prozess und fördert die Energie effizienz.

Schnitts telle herausforderungen und Branchen ketten lücken

Das Potenzial von Festkörper batterien geht mit Herausforderungen in der Kernte chno logie und der Unterstützung der Industrie entwicklung einher.

Das Thema Solid-Solid-Schnitts tellen stellt eine erhebliche Hürde auf dem Weg zur Industrialisierung dar. Diese Schnitts tellen umfassen sowohl physikalische als auch chemische Kontakte. Das richtige Gleichgewicht zwischen elektrischer Leitfähig keit, Reduzierung von Neben reaktionen und Verringerung der Impedanz bleibt ein zentrales Thema für die Industrie.

Verschiedene Lösungen werden kommerziell untersucht, was zur Entstehung unterschied licher technischer Wege für Festkörper elektrolyte führt. Li Zheng schlägt vor, zusätzlich zur Sulfid route auf die Chlorid route zu achten, da diese niedrige Kosten und eine hervorragende Prozess verträglich keit bietet.

Die Lücken in der Industrie kette zu schließen und techno logische Durchbrüche voran zutreiben, muss Hand in Hand voran schreiten. Dr. Li Zheng unter streicht den aktuellen Mangel an Dynamik, Materialien und Prozess technologie in der Kette der Festkörper batterie industrie.

Auto hersteller haben aufgrund eines weit verbreiteten Missverständnisses keine ausreichende Motivation, Festkörper batterien zu entwickeln. Festkörper batterien gelten immer noch nicht als Out standNg in Bezug auf Kosten und Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien für Automobil anwendungen.

Der Umfang der neuen Material industrie im Festkörper batteries ystem ist gering, und das Angebot an positiven Elektroden mit hohem Mangan gehalt und Festkörper elektrolyten erfüllt nicht die Nachfrage. Die Fortschritte bei der Entwicklung von lithium haltigen negativen Elektroden sind ebenfalls langsam.

Die prozess technische Entwicklung bleibt hinter den Veränderungen im neuen Materials ystem der Feststoff batterien zurück. Innovative Verfahren wie trockene positive Elektroden erfüllen noch nicht die Produktions anforderungen.

Mit fortschreiten der industriellen Entwicklung von Festkörper batterien wird der Grad der Iteration und Erneuerung der Produktions linien stetig zunehmen, was zu einem allmählichen Rückgang der Batterie kosten führt.

In der halb festen Phase werden 30% der Produktions linien anlagen innovativ sein, wodurch die Kosten mit denen vergleichbar sind

Festkörper batterien im Kontext von Comp

Der Markt sucht nach der nächsten Generation von Power-Batterien, um das umfassendere Ziel einer umfassenden Elektr ifizierung zu erreichen. Dieses Ziel geht über die Förderung der Markt durchdringung von Elektro fahrzeugen hinaus und umfasst die Elektr ifizierung in verschiedenen Bereichen, einschl ießlich Land, Meer und Luft.

Welche neuen Anforderungen stellt die Ära der umfassenden Elektr ifizierung für Power-Batterien? Li Zheng glaubt, dass Gewinner in dieser Ära nicht diejenigen mit einer einzigen Technologie sind, die "weit voraus" ist, sondern diejenigen, die "Allround-Champions" und "Polygon-Krieger" sind.

Das interne Batterie bewertungs system der SAIC Group umfasst über 20 Indikatoren, die jedoch in Kern aspekten wie Kosten, Sicherheit, Leistung und Haltbarkeit zusammen gefasst werden können.

SAIC Qingtaos Fokus auf seine eigene Festkörper batterie wird sich auch auf die Förderung einer umfassenden Entwicklung in acht Dimensionen konzentrieren: Zell kosten, thermische Stabilität, Energie dichte, Konsistenz, Lade leistung, niedertemperatur-Leistung, Zyklus lebensdauer und Kalender lebensdauer. Batterie produkte, die sich von flüssig zu halb fest zu voll festem Zustand entwickeln, werden nach und nach verschiedene ideale Indikatoren auf dem Markt erfüllen.

Dr. Zhang Xiaofei, Vorsitzender von Advanced Lithium Battery, weist darauf hin, dass die derzeitige Markt tendenz, die Kosten bei der Entwicklung von Batterie produkten zu priorisieren, mit Vorsicht angegangen werden sollte. Es ist notwendig, ineffektive Investitionen in Low-End-Kapazitäten zu vermeiden und sich stattdessen auf die Entwicklung von Batterie technologien der nächsten Generation zu konzentrieren, einschl ießlich Festkörper batterien und Trocken elektroden technologien. die Branche vom Rollen zur Expansion zu verlagern.