Появятся ли твердотельные батареи?-xmacey.com

Блог

Категории

блог

Новый блог

Теги

Появятся ли твердотельные батареи?

June 17 , 2025

Конечная форма литиевых батарей – твердотельные батареи

Преимущества твердотельных аккумуляторов (SSB)

Дальность поездки новых энергетических транспортных средств (NEV) долгое время ограничивалась плотностью энергии батареи, которая в основном определяется системами катодных и анодных материалов. Литий-ионные батареи (LIB) прошли несколько итераций, в первую очередь модернизацию катодных материалов — от ранних стадий литий-железо-фосфата (LFP) до вариантов никель-кобальт-марганца (NCM) (например, NCM523, NCM622, где числа обозначают соотношение никеля, кобальта и марганца), а теперь и до высоконикелевого NCM811. Будущие достижения могут перейти к катодам на основе богатого литием марганца (LRM).

Напротив, анодные материалы пережили ограниченные прорывы, эволюционируя только от графита к кремний-углеродным (Si-C) композитам. В то время как Si-C аноды обеспечивают предельную плотность энергии ~400 Вт·ч/кг, переход на литий-металлические аноды (LMA) теоретически может обеспечить 2600–3500 Вт·ч/кг, что является революционным скачком. Однако LMA несовместимы с обычными жидкими электролитами (LE) из-за образования литиевых дендритов во время циклирования. Эти дендриты проникают в сепаратор, вызывая внутренние короткие замыкания, тепловой разгон и возгорания. Таким образом, несмотря на непревзойденную плотность энергии LMA, для их внедрения требуются твердотельные электролиты (SSE), которые соответствуют ионной проводимости LE, подавляя дендриты — ключевой фактор для разработки SSB.

Аналогично, системы на основе LE ограничены напряжением (~4,2 В), что ограничивает возможности катода с высокой энергией. SSE позволяют использовать катоды с экстремальным напряжением (например, с высоким содержанием никеля или серы), что еще больше повышает плотность энергии.

Ключевые различия: SSB и обычные LIB
Наиболее существенное отличие заключается в замене жидких электролитов и сепараторов на твердые электролиты. Помимо безопасности и плотности энергии, SSB предлагают преимущества в:

Облегчение автомобиля : Устранение сепараторов и LE (которые занимают ~40% объема и 25% веса) уменьшает толщину. Повышенная безопасность также позволяет удалить системы терморегулирования, улучшая объемную эффективность.
Цикл жизни : Подавление дендритов обеспечивает ~45 000 циклов в идеальных условиях.
Быстрая зарядка : Полная зарядка за считанные минуты.
Диапазон рабочих температур : в 3 раза шире, чем LE.

Проблемы и дорожная карта развития
SSB сталкиваются с такими препятствиями, как низкая ионная проводимость (из-за плохого контакта твердого тела с твердым электродом/электролитом) и высокая стоимость, что задерживает массовое производство на 5–10 лет. Для снижения сопротивления поверхности раздела используются гибридные электролиты (частичное содержание жидкости), что приводит к ступенчатому переходу:

Полутвердые батареи (≤10% жидкости) – Отдайте приоритет безопасности и производственной совместимости.
Квазитвердотельные батареи (≤5% жидкости) – Баланс производительности и технологичности.
Полностью твердотельные батареи (без жидкости) – Конечная цель.

Полутвердые батареи, хотя и не увеличивают значительно плотность энергии, превосходят по безопасности (например, устойчивость к ударам, перегреву и коротким замыканиям) и производственной совместимости (требуют лишь незначительных изменений в существующих производственных линиях по производству ячеек). Это объясняет их быстрое внедрение в современные модели электромобилей.

Разработка твердотельных аккумуляторов демонстрирует поэтапный прорыв. Полутвердые аккумуляторы (содержание жидкого электролита ≤10%) первыми достигли коммерческого применения с более высокой безопасностью и совместимостью с производственной линией. Ведущие китайские и американские компании сосредоточены на оксидных и сульфидных системах твердого электролита, добиваясь высокой стабильности и высокой ионной проводимости соответственно. Технологическая дорожная карта показывает, что прорыв в квазитвердотельных аккумуляторах (содержание жидкости ≤5%) будет достигнут в период с 2030 по 2035 год и в конечном итоге перейдет к эре полностью безжидкостных твердотельных аккумуляторов.

Как новатор в области нового энергетического оборудования, Эйси Новая Энергия На протяжении многих лет компания активно занимается разработкой лабораторного оборудования для исследований и разработок аккумуляторных батарей и технологий сборки аккумуляторных блоков, охватывая всю цепочку решений в области оборудования для накопления энергии.

Материалы для первичной переработки : материал катода и анода аккумулятора, сепаратор аккумулятора и лента и т. д.
Исследования и разработки в области клеток : лабораторный вакуумный смеситель, шламовый фильтр, машина для нанесения покрытия на электроды , прокатный пресс, высекальный пресс, ультразвуковой точечный сварочный аппарат , перчаточный ящик, машина для герметизации аккумуляторов и т. д.
Сборка пакета : машина для сортировки литиевых элементов, машина для сортировки аккумуляторных элементов, машина для точечной сварки аккумуляторных блоков, комплексный тестер аккумуляторных батарей, машина для испытания аккумуляторных батарей на старение и т. д.

Готовые решения :
▶ С oin ячейка лабораторная производственная линия
▶ С цилиндрическая ячейка лабораторная производственная линия
▶ П ой клетка лабораторная производственная линия
▶ Линия сборки аккумуляторных батарей для ESS

▶ Линия сборки аккумуляторных батарей для дронов

▶ Линия сборки аккумуляторных батарей для электрических двухколесных транспортных средств

▶ Линия сборки аккумуляторных батарей для электровелосипедов

▶ и т.д.

Теги :

Влияние толщины медной фольги на производительность литиевой батареи

Процесс сборки аккумуляторной батареи, серия 9 — базовые знания о контейнерах для хранения энергии