Strømbatteri for å friske opp elbilindustrien?

Japanske Nikkei Shimbun rapporterte 9. desember at Toyota utvikler et solid state-batteri, som kan kjøre 500 kilometer når det er ladet, og som tar 10 minutter å lade helt opp, minst to tredjedeler mindre enn tradisjonelle elektriske kjøretøy. Toyota forventes å bli verdens første produsent av solid state batteri kjøretøy i masseproduksjon, og vil lansere prototype kjøretøy neste år.

I tillegg til Toyotas nyheter har QuantumScape, et selskap investert i fellesskap av Volkswagen og Bill Gates, også gitt ut en ny solid state batteriteknologi, som kan lade 80 % på 15 minutter, øke energitettheten med 50 % og tåle et bredere spekter av temperaturer, så lave som -30 ℃. Volkswagen sa at målet er å ha en ny batteriproduksjonslinje innen 2025.

Så, hva er forskjellen mellom solid state-batteri og tradisjonelt batteri?

Tradisjonelt litiumbatteri: det er sammensatt av positiv elektrode, membran og negativ elektrode, og deretter fylt med elektrolytt.

Solid state batteri: Litiumbatteriet bruker solid elektrolytt, og elektrolyttmaterialet bestemmer i stor grad ytelsen til solid state litiumbatteriet.

Hovedforskjellen mellom de to er at elektrolytten i solid-state-batteriet er fast, noe som betyr at mediet for litiumionmigrasjon mellom de positive og negative elektroder endres fra flytende til fast stoff. Med kontinuerlig oppgradering av katodematerialer kan fast elektrolytt gjøre bedre koordinering, noe som bidrar til å forbedre energitettheten til batterisystemet.

Fordeler med solid state batteri.

På grunn av bruken av fast elektrolytt, sammenlignet med tradisjonelle litiumbatterier, har solide batterier egenskapene til ikke-forbrenning, høy temperaturbestandighet, ikke-korrosjon, ikke-flyktiggjøring, lav brannrisiko og høy energitetthet.

Industrialisering av solid state batteri.

Solid state batteri regnes som den siste løsningen på angsten for batterienergitetthet og utholdenhet. Solid state batteri har mange fordeler, men det har ikke vært mye brukt på grunn av dets høye kostnader og lave produksjonskapasitet.

Kommersialiseringen av solid state-batterier går kanskje ikke så raskt som folk tror. I 2019 sa Ningde Times at de var forpliktet til utviklingen av alle solid state-batterier og hadde produsert prøver, men det ville ta 10 år for dem å bli fullt kommersialisert, noe som betyr at de er langt fra storskala produksjon.

Påføringsplanen for solid state-batteri er forutsagt.

-2021 vil være inkubasjonsperioden for solid-state batterimarkedet. Det skal gjennomføres relevant produktplanlegging og forskning og utvikling, og markedet vil fortsatt være dominert av ternære batterier.

-Fra 2021-2025 vil solid state-batterier gå inn i den innledende fasen av søknaden, med batterienergitettheten når 300-500Wh/kg, og et lite antall high-end elektriske kjøretøyer vil være utstyrt med solid state-batterier.

-Fra 2025 til 2030 eller enda lenger, vil markedet være virkelig modent, energitettheten til solid state-batterier vil overstige 500Wh/kg, og storskala produksjon vil være virkelig populær.

Generelt er alle solid state-batterier, spesielt de for høystrømsapplikasjoner som biler, langt unna industrialiseringens omfang og trenger ytterligere oppgradering og kostnadskontroll.

Hvorfor sier noen at masseproduksjon er nært forestående, mens andre sier at det vil ta 10 år?

Som du kanskje gjetter, er "solid state-batteriene" som for tiden annonseres for masseproduksjon ikke alle solid state-batterier, men semi-solid state-batterier.

Halvfaste batterier har vanligvis en solid elektrolytt på den ene elektrode og en flytende elektrolytt på den andre. Mange som eksperimenterer med halvsolide batterier er for rask kommersiell bruk. Toyota har for eksempel satset på å utvikle alle solide batterier for trikker, men sier det gradvis vil starte med «halvsolide» batterier.

Da Ning De sa at det ville ta 10 år for storskala produksjon, mente han alle solid state-batterier, og det var målet.

Vil Toyota og QuantumScapes solid-state-batterier utgjøre en trussel mot oppstart?

Fra perspektivet til solid state batteriutvikling.

Den batteriteknologiske innovasjonen i europeiske og amerikanske land ledes hovedsakelig av startups. Fordi små bedrifter er ansvarlige for innovasjon i europeiske og amerikanske land, og store bedrifter løser innovasjonsproblemer gjennom fusjoner og oppkjøp, er det ikke nødvendig å utforske mye.

Japan er dominert av tradisjonelle bil- og maskinbedrifter, fordi tradisjonelle japanske bedrifter er veldig fremtidsrettede og ønsker å prøve all ny teknologi.

Kina kom relativt sent inn på feltet for solid state-batterier. Vi mener imidlertid at solid state-batterier ikke er så imponerende som media beskrevet. Selv om det er et gap på 1-2 år i forskning og utvikling, er det ikke nok til å velte posisjonen til hovedstrømbatteriselskapet.

For det første, ettersom litiumbatterier blir mainstream, vil de forbedre seg raskt. Den nåværende flytende versjonen, eller, vil fortsette å forbedre seg, spesielt hvis du får 30 % forbedring hvert år, 5 år, 10 år, vil den forbedrede batterieffektiviteten være lik solid-state-batteriet.

For det andre kan innovativ solid-state batteriteknologi enkelt integreres i bedrifter. Solid state-batteri er også ruten til litiumbatteri. På ruten til litiumbatterier kan disse forbedrede teknologiene enkelt samles av ledende bedrifter. For gjennombruddet av ny batteriteknologi er terskelen og risikoen for å bygge en fabrikk svært høy, så mange mennesker vil selge teknologien til ledende bedrifter, som raskt kan utvide skalaen. Det relative teknologigapet til solid state-batterier er lite, og fordelen med stor batch er åpenbart viktigere i kommersialiseringen av solid state-batterier.