Μπαταρία τροφοδοσίας για ανανέωση της βιομηχανίας ηλεκτρικών οχημάτων;

Ο ιαπωνικός Nikkei Shimbun ανέφερε στις 9 Δεκεμβρίου ότι η Toyota αναπτύσσει μια μπαταρία στερεάς κατάστασης, η οποία μπορεί να τρέξει 500 χιλιόμετρα μόλις φορτιστεί και χρειάζεται 10 λεπτά για να φορτιστεί πλήρως, τουλάχιστον δύο τρίτα λιγότερο από τα παραδοσιακά ηλεκτρικά οχήματα. Η Toyota αναμένεται να γίνει ο πρώτος κατασκευαστής οχημάτων μπαταριών στερεάς κατάστασης στον κόσμο σε μαζική παραγωγή και θα λανσάρει πρωτότυπα οχήματα το επόμενο έτος.

Εκτός από τα νέα της Toyota, η QuantumScape, μια εταιρεία που επενδύουν από κοινού η Volkswagen και ο Bill Gates, κυκλοφόρησε επίσης μια νέα τεχνολογία μπαταρίας στερεάς κατάστασης, η οποία μπορεί να φορτίσει 80% σε 15 λεπτά, να αυξήσει την ενεργειακή πυκνότητα κατά 50% και να αντέξει ένα ευρύτερο φάσμα θερμοκρασίες, έως και - 30 ℃. Η Volkswagen είπε ότι στόχος της είναι να έχει μια νέα γραμμή παραγωγής μπαταριών μέχρι το 2025.

Λοιπόν, ποια είναι η διαφορά μεταξύ της μπαταρίας στερεάς κατάστασης και της παραδοσιακής μπαταρίας;

Παραδοσιακή μπαταρία λιθίου: αποτελείται από θετικό ηλεκτρόδιο, διάφραγμα και αρνητικό ηλεκτρόδιο και στη συνέχεια γεμίζει με ηλεκτρολύτη.

Μπαταρία στερεάς κατάστασης: Η μπαταρία λιθίου χρησιμοποιεί στερεό ηλεκτρολύτη και το υλικό ηλεκτρολύτη καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την απόδοση της μπαταρίας λιθίου στερεάς κατάστασης.

Η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο είναι ότι ο ηλεκτρολύτης στη μπαταρία στερεάς κατάστασης είναι στερεός, πράγμα που σημαίνει ότι το μέσο για τη μετανάστευση ιόντων λιθίου μεταξύ των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων αλλάζει από υγρό σε στερεό. Με τη συνεχή αναβάθμιση των υλικών καθόδου, ο στερεός ηλεκτρολύτης μπορεί να κάνει καλύτερο συντονισμό, ο οποίος συμβάλλει στη βελτίωση της ενεργειακής πυκνότητας του συστήματος μπαταρίας.

Πλεονεκτήματα της μπαταρίας στερεάς κατάστασης.

Λόγω της χρήσης στερεού ηλεκτρολύτη, σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μπαταρίες λιθίου, οι στερεές μπαταρίες έχουν τα χαρακτηριστικά μη καύσης, αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία, μη διάβρωσης, μη πτητικότητας, χαμηλού κινδύνου πυρκαγιάς και υψηλής ενεργειακής πυκνότητας.

Βιομηχανοποίηση μπαταρίας στερεάς κατάστασης.

Η μπαταρία στερεάς κατάστασης θεωρείται ως η τελευταία λύση στο άγχος της ενεργειακής πυκνότητας και αντοχής της μπαταρίας. Η μπαταρία στερεάς κατάστασης έχει πολλά πλεονεκτήματα, αλλά δεν έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως λόγω του υψηλού κόστους και της χαμηλής παραγωγικής ικανότητας.

Η εμπορευματοποίηση των μπαταριών στερεάς κατάστασης μπορεί να μην είναι τόσο γρήγορη όσο νομίζουν οι άνθρωποι. Το 2019, η Ningde Times είπε ότι είχε δεσμευτεί για την ανάπτυξη όλων των μπαταριών στερεάς κατάστασης και είχε παραγάγει δείγματα, αλλά θα χρειαστούν 10 χρόνια για να διατεθούν πλήρως στο εμπόριο, πράγμα που σημαίνει ότι απέχουν πολύ από την παραγωγή μεγάλης κλίμακας.

Προβλέπεται το χρονοδιάγραμμα εφαρμογής της μπαταρίας στερεάς κατάστασης.

-Το 2021 θα είναι η περίοδος επώασης της αγοράς μπαταριών στερεάς κατάστασης. Θα πραγματοποιηθεί σχεδιασμός και έρευνα και ανάπτυξη σχετικών προϊόντων, ενώ η αγορά θα εξακολουθεί να κυριαρχείται από τριμερείς μπαταρίες.

-Από το 2021-2025, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα εισέλθουν στο αρχικό στάδιο εφαρμογής, με την πυκνότητα ενέργειας της μπαταρίας να αγγίζει τις 300-500 Wh/kg και ένας μικρός αριθμός ηλεκτρικών οχημάτων υψηλής τεχνολογίας θα είναι εξοπλισμένοι με μπαταρίες στερεάς κατάστασης.

-Από το 2025 έως το 2030 ή ακόμη περισσότερο, η αγορά θα είναι πραγματικά ώριμη, η ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών στερεάς κατάστασης θα ξεπεράσει τις 500 Wh/kg και η μεγάλης κλίμακας παραγωγή θα είναι πραγματικά δημοφιλής.

Γενικά, όλες οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης, ειδικά αυτές για εφαρμογές υψηλού ρεύματος όπως τα αυτοκίνητα, απέχουν πολύ από την κλίμακα της εκβιομηχάνισης και χρειάζονται περαιτέρω αναβάθμιση και έλεγχο κόστους.

Γιατί κάποιοι λένε ότι η μαζική παραγωγή επίκειται, ενώ άλλοι λένε ότι θα πάρει 10 χρόνια;

Όπως μπορείτε να μαντέψετε, οι «μπαταρίες στερεάς κατάστασης» που διαφημίζονται επί του παρόντος για μαζική παραγωγή δεν είναι όλες μπαταρίες στερεάς κατάστασης, αλλά μπαταρίες ημι-στερεής κατάστασης.

Οι ημι-στερεές μπαταρίες έχουν συνήθως έναν στερεό ηλεκτρολύτη στο ένα ηλεκτρόδιο και έναν υγρό ηλεκτρολύτη στο άλλο. Πολλοί άνθρωποι που πειραματίζονται με ημι-στερεές μπαταρίες προορίζονται για γρήγορη εμπορική χρήση. Για παράδειγμα, η Toyota έχει βάλει στόχο την ανάπτυξη όλων των στερεών μπαταριών για τραμ, αλλά λέει ότι θα ξεκινήσει σταδιακά με «ημι-στερεές» μπαταρίες.

Όταν ο Ning De είπε ότι θα χρειάζονταν 10 χρόνια για παραγωγή μεγάλης κλίμακας, εννοούσε όλες τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης και αυτός ήταν ο στόχος.

Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης της Toyota και της QuantumScape θα αποτελέσουν απειλή για τις νεοφυείς επιχειρήσεις;

Από την προοπτική της ανάπτυξης μπαταριών στερεάς κατάστασης.

Η καινοτομία της τεχνολογίας μπαταριών στις ευρωπαϊκές και αμερικανικές χώρες ηγείται κυρίως των startups. Επειδή οι μικρές επιχειρήσεις είναι υπεύθυνες για την καινοτομία στις ευρωπαϊκές και αμερικανικές χώρες, και οι μεγάλες επιχειρήσεις επιλύουν προβλήματα καινοτομίας μέσω συγχωνεύσεων και εξαγορών, δεν χρειάζεται να διερευνηθεί εκτενώς.

Η Ιαπωνία κυριαρχείται από παραδοσιακές επιχειρήσεις αυτοκινήτων και μηχανημάτων, επειδή οι ιαπωνικές παραδοσιακές επιχειρήσεις είναι πολύ στραμμένες προς το μέλλον και θέλουν να δοκιμάσουν οποιαδήποτε νέα τεχνολογία.

Η Κίνα μπήκε σχετικά αργά στον τομέα της μπαταρίας στερεάς κατάστασης. Ωστόσο, πιστεύουμε ότι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης δεν είναι τόσο εντυπωσιακές όσο περιγράφουν τα μέσα. Ακόμα κι αν υπάρχει ένα κενό 1-2 ετών σε έρευνα και ανάπτυξη, δεν αρκεί για να ανατραπεί η θέση της εταιρείας μπαταριών κεφαλής ισχύος.

Πρώτον, καθώς οι μπαταρίες λιθίου γίνονται mainstream, θα βελτιώνονται γρήγορα. Η τρέχουσα υγρή έκδοση ή, θα συνεχίσει να βελτιώνεται, ειδικά εάν λαμβάνετε 30% βελτίωση κάθε χρόνο, 5 χρόνια, 10 χρόνια, η βελτιωμένη απόδοση της μπαταρίας θα είναι παρόμοια με την μπαταρία στερεάς κατάστασης.

Δεύτερον, η καινοτόμος τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης μπορεί εύκολα να ενσωματωθεί στις επιχειρήσεις. Η μπαταρία στερεάς κατάστασης είναι επίσης η διαδρομή της μπαταρίας λιθίου. Στη διαδρομή της μπαταρίας λιθίου, αυτές οι βελτιωμένες τεχνολογίες μπορούν εύκολα να συγκεντρωθούν από κορυφαίες επιχειρήσεις. Για την ανακάλυψη της νέας τεχνολογίας μπαταριών, το όριο και ο κίνδυνος κατασκευής ενός εργοστασίου είναι πολύ υψηλά, έτσι πολλοί άνθρωποι θα πουλήσουν την τεχνολογία σε κορυφαίες επιχειρήσεις, οι οποίες μπορούν να επεκτείνουν γρήγορα την κλίμακα. Το σχετικό τεχνολογικό χάσμα της μπαταρίας στερεάς κατάστασης είναι μικρό και το πλεονέκτημα της μεγάλης παρτίδας είναι προφανώς πιο σημαντικό στην εμπορευματοποίηση της μπαταρίας στερεάς κατάστασης.