نقطه بحرانی برای باتری های جامد؟

نقطه بحرانی برای باتری های جامد؟

به عنوان یکی از داغ ترین حوزه های سرمایه گذاری در فناوری باتری، باتری های جامد از نظر تراکم انرژی و ایمنی از مزایای مشخصی نسبت به باتری های مایع سنتی برخوردار هستند.آنها به طور گسترده ای به عنوان امیدوار کننده ترین فناوری باتری نسل بعدی در نظر گرفته می شوندبا تولید مقیاس باتری های جامد، آیا این بدان معنی است که صنعت به یک پیشرفت تجاری رسیده است؟

اخیراً، شرکت انرژی فیوژن علم و فناوری چین با موفقیت تولید خود را افزایش داده و باتری های جامد 628 و 314 هارتری خود را عرضه کرده است.به عنوان یکی از محبوب ترین زمینه های سرمایه گذاری در باتری، باتری های جامد دارای مزایای قابل توجهی نسبت به باتری های مایع سنتی از نظر تراکم انرژی و ایمنی هستند و توجه گسترده ای در صنعت را به خود جلب می کنند.با تولید مقیاس باتری های جامدآیا این نشانه ای از یک نقطه عطف تجاری برای صنعت است؟

شتاب بخشیدن به صنعتی شدن باتری های نیمه جامد

در حال حاضر، باتری های لیتیوم رایج در بازار از الکترولیت مایع به عنوان حامل انتقال استفاده می کنند.الکترولیت مایع می تواند به راحتی گرم شودجایگزین کردن الکترولیت های مایع با الکترولیت های جامد می تواند مسائل ایمنی باتری های لیتیوم را به طور اساسی حل کند.,در حالی که همچنین تقاضا برای تراکم انرژی بالاتر و عملکرد بهتر را برآورده می کند.

درک می شود که باتری های جامد مورد بحث در صنعت به طور معمول به باتری های نیمه جامد، باتری های شبه جامد،یا باتری های هیبریدی جامد مایع با محتوای الکترولیت کاهش یافته 5 تا 15 درصداین ها برخی از الکترولیت های مایع را حفظ می کنند، که آنها را از نظر طراحی مواد، فرآیند تولید، تولید تجهیزات و هزینه برای تولید انبوه امکان پذیر می کند.

"با استفاده از پایه های تولیدی قوی زنجیره صنعت انرژی جدید،شرکت های باتری چینی در زمینه تحقیق و توسعه فناوری باتری جامد و طرح زنجیره صنعتی پیشرفت های چشمگیری داشته اندبا تولید انبوه باتری های نیمه جامد توسط شرکت های چینی مثل وی لیون انرژی جدید، انرژی چینگ تاو و گانفنگ لیتیوم،باتری های نیمه جامد واقعاً از لحاظ اقتصادی صنعتی شده اند.، "یو Qingjiao، دبیرکل اتحاد نوآوری فناوری باتری جدید از Zhongguancun، در نشست اخیر 2024 سیستم زیست محیطی صنعت باتری حالت جامد گفت.او اشاره کرد که کاربرد تجاری باتری های جامد در حال نزدیک شدن است.، و هرکس که اول از همه در این صنعت نقش داشته باشه در توسعه نقش داره

چالش های تجاری سازی باتری های کاملا جامد

با وجود تولید انبوه و استفاده از باتری های نیمه جامد، تجاری سازی باتری های کاملا جامد هنوز با یک سری چالش از نظر تکنولوژی و هزینه روبرو است.

جایگزینی الکترولیت های مایع با الکترولیت های جامد شامل یک مسئله فنی اصلی انتخاب مواد است. صنعت سه سیستم اصلی باتری جامد را بررسی کرده است: پلیمر، سولفید،و اکسیدالکترولیت های جامد پلیمری برای پردازش آسان هستند، با فرآیندهای تولید خشک و مرطوب سازگار هستند و کمترین مشکل تولید انبوه را دارند، اما رسانایی پایین دارند.شرکت های اروپایی بیشتر بر روی این مسیر فنی تمرکز می کنندسولفید ها بهترین عملکرد را دارند اما نسبت به رطوبت هوا و بیشتر محلول های قطبی حساس هستند و تولید سلول ها نیاز به فشار از دستگاه های فشرده سازی ایزواستاتیک دارد.منجر به هزینه های بالا می شودشرکت های چینی مانند CATL، BYD و EVE Energy این مسیر فنی را ترجیح می دهند. برخی از استارتاپ ها مسیر اکسید را انتخاب می کنند.

"باتری های کاملا جامد یک ارتقاء نوآورانه جامع در مواد، فرآیندهای تولید سلول و تجهیزات تولید را نشان می دهند.زنجیره صنعتی تغییرات انقلابی را تجربه خواهد کرد"میاو لیسیاو، مدیر کل تحقیق و توسعه فناوری های مرزی در شرکت SVolt Energy، گفت: او اشاره کرد که باتری های جامد در طراحی سیستم و بازیافت با چالش هایی روبرو هستند. به عنوان مثال در طول تولید،باتری های مایع از جدا کننده ها برای پیچیده شدن در اطراف الکترودها استفاده می کنند تا از عدم تراز شدن جلوگیری شود که می تواند منجر به مدار کوتاه شودبا این حال، باتری های جامد فاقد جدا کننده هستند و لایه های انباشته شده تحت فشار فوق العاده بالا متراکم می شوند.ایجاد لبه های الکترودها مستعد شکستن و عدم تراز شدن"باتری های حالت جامد مثل همبرگرها هستند، با مواد تشکیل دهنده ای که تحت فشار می توانند از لبه ها خارج شوند، منجر به شارژ شوند،در حالی که باتری های مایع مانند پنکیک های رول شده هستند، بسته شده تا از مدار کوتاه جلوگیری شود. "

در حال حاضر هزینه باتری های جامد بالاتر از باتری های مایع است. میائو لیسیاو نقل می کند که "هزینه مواد الکترولیت سولفید جامد بسیار بالا است، که به 20،000 یوآن در کیلوگرمبا این حال، الکترولیت های جامد بیش از ۲۰ درصد از جرم سلول را تشکیل می دهند و چنین قیمت هایی احتمالاً در بازار قابل قبول نیستند".

پیتائو، رئیس شرکت هونان ژونگکه شینگچینگ گرافیت، اشاره کرد: "هر شرکتی ویژگی های فنی خود را دارد.زنجیره صنعتی بالا در حالت انتظار و انتظار استباتری های جامد نیاز به یک جهت نسبتاً مشخص برای جریان بالا و پایین دارند تا محصولات را مطابق با آن پیکربندی کنند و از هزینه های بزرگ تر در سرمایه گذاری جلوگیری کنند. "

دستیابی به 1+1>2 از طریق طراحی مواد کامپوزیت

به دلیل مسیرهای فنی نامشخص و فضاهای کاهش هزینه، شرکت های این صنعت در حال انتخاب انتقال تدریجی از نیمه جامد به حالت کاملا جامد هستند.

"تفاوت هایی در مسیر باتری کاملاً جامد وجود دارد و رقابت متمایز باعث گسترش برنامه های کاربردی باتری جامد خواهد شد" ، Xu Hangyu گفت.مدير بخش تحقيقات و توسعه علمي شرکت WeLion New Energyاو معتقد است که در حال حاضر، یک ماده الکترولیت جامد نمی تواند نیازهای باتری های کاملا جامد را برآورده کند. ترکیب الکترولیت های مایع و جامد یک راه حل است.جبران کمبودهای مواد الکترولیت تک در حالی که با بیشتر فرآیندهای سنتی باتری لیتیوم مایع و تجهیزات سازگار استبا ترکیب مزایای الکترولیت های جامد اکسید و پلیمر، WeLion New Energy باتری های مخلوط جامد مایع را صنعتی کرده است.وسایل نقلیه انرژی جدید، و ذخایر انرژی.

"هر نوع ماده مزایایی و معایب خاص خود را دارد. از طریق طراحی مواد کامپوزیت، 1+1>2 می تواند به دست آید،" یک فرد از صنعت گفت،که همچنین معتقد است که باتری های جامد جامد یک راه موثر برای دستیابی به تولید در مقیاس بزرگ هستندباتری های جامد نمی توانند به یک اثر هنری تبدیل شوند، با محصولات بسیار گران، چندین بار یا حتی ده برابر بیشتر از باتری های مایع،که هرگز برای کاربردهای خودرو امکان پذیر نیست.. "

سو مین، مدیر بخش تحقیق و توسعه مواد سلولی در Wanxiang 123 Co., Ltd، معتقد است که خواه نیمه جامد باشد یا کاملا جامد، تراکم انرژی مطلوب وجود دارد.هیچ راه حل تکنولوژیکی بهترین وجود نداردهمه آنها ابزار فنی برای مقابله با خطرات ایمنی در شرایط نیاز های خاص انرژی هستند.غلبه بر مشکلات فنی و صنعتی باتری های کاملا جامد به تلاش های جمعی کل صنعت نیاز دارد.