Solid-state batteries: cov roj teeb tiam tom ntej

Solid-state batteries: cov roj teeb tiam tom ntej

Thaum Lub Tsib Hlis 14, raws li "Lub Kaus Lim Kauslim" thiab lwm yam xov xwm tshaj tawm, Samsung npaj yuav koom tes nrog Hyundai los tsim tsheb fais fab thiab muab cov roj teeb fais fab thiab lwm yam tsheb txuas rau Hyundai hluav taws xob tsheb. Cov xov xwm kwv yees tias Samsung thiab Hyundai yuav sai sai no kos npe rau daim ntawv cog lus tsis muaj kev nkag siab txog kev siv roj teeb. Nws tau tshaj tawm tias Samsung tau tshaj tawm nws cov roj teeb lub xeev tshiab kawg rau Hyundai.

Raws li Samsung, thaum nws cov qauv roj teeb tau them tag nrho, nws tuaj yeem tso cai rau lub tsheb hluav taws xob tsav ntau dua 800 mais ntawm ib zaug, nrog lub roj teeb lub neej ntawm ntau dua 1,000 zaug. Nws ntim yog 50% me dua lithium-ion roj teeb ntawm tib lub peev xwm. Vim li no, cov roj teeb hauv lub xeev tau suav tias yog cov roj teeb uas tsim nyog tshaj plaws rau cov tsheb fais fab hauv kaum xyoo tom ntej.

Thaum lub Peb Hlis 2020, Samsung Lub Tsev Haujlwm rau Kev Kawm Advanced (SAIT) thiab Samsung Research Center ntawm Nyiv (SRJ) tau luam tawm "High-zog ntev-cycling all-solid-state lithium metal batteries enabled by silver" hauv "Nature Energy" magazine. -Carbon composite anodes" qhia lawv txoj kev loj hlob tshiab hauv kev lag luam ntawm cov roj teeb hauv lub xeev.

Lub roj teeb no siv cov khoom siv electrolyte, uas tsis yog nplaim taws ntawm qhov kub thiab txias thiab tuaj yeem cuam tshuam kev loj hlob ntawm lithium dendrites kom tsis txhob cuam tshuam luv luv. Tsis tas li ntawd, nws siv cov nyiaj-carbon (Ag-C) cov txheej txheem sib xyaw ua cov anode, uas tuaj yeem ua kom lub zog ntom ntom rau 900Wh / L, muaj lub neej ntev ntawm ntau tshaj 1000 cycles, thiab kev ua haujlwm siab coulombic (them nqi. thiab tso tawm efficiency) ntawm 99.8%. Nws tuaj yeem tsav lub roj teeb tom qab them nyiaj ib zaug. Lub tsheb tau mus txog 800 km.

Txawm li cas los xij, SAIT thiab SRJ uas luam tawm cov ntawv yog cov chaw tshawb fawb tshawb fawb ntau dua li Samsung SDI, uas tsom mus rau kev siv tshuab. Kab lus tsuas yog qhia meej txog lub roj teeb tshiab lub hauv paus ntsiab lus, qauv, thiab kev ua haujlwm. Nws yog thawj zaug txiav txim siab tias lub roj teeb tseem nyob hauv chav kuaj thiab yuav nyuaj rau cov khoom loj hauv lub sijhawm luv luv.

Qhov sib txawv ntawm cov roj teeb hauv lub xeev thiab cov roj ntsha lithium-ion ib txwm siv yog cov khoom siv hluav taws xob siv tsis yog cov khoom siv hluav taws xob thiab cov khoom sib cais. Nws tsis tas yuav siv lithium-intercalated graphite anodes. Hloov chaw, hlau lithium yog siv los ua cov anode, uas txo cov khoom siv anode. Lub hwj chim roj teeb nrog lub cev muaj zog ntau dua (> 350Wh / kg) thiab lub neej ntev (> 5000 cycles), nrog rau cov haujlwm tshwj xeeb (xws li yoog raws) thiab lwm yam yuav tsum tau ua.

Cov roj teeb hauv lub cev tshiab suav nrog cov roj teeb hauv lub xeev, cov roj teeb lithium ntws, thiab roj teeb hlau-air. Peb lub roj teeb muaj zog muaj lawv qhov zoo. Polymers electrolytes yog cov organic electrolytes, thiab oxides thiab sulfides yog inorganic ceramic electrolytes.

Saib ntawm lub ntiaj teb cov tuam txhab roj teeb uas muaj zog, muaj kev pib ua haujlwm, thiab tseem muaj cov tuam txhab lag luam thoob ntiaj teb. Cov tuam txhab lag luam nyob ib leeg hauv cov txheej txheem electrolyte nrog kev ntseeg sib txawv, thiab tsis muaj qhov sib txawv ntawm kev siv tshuab los yog kev koom ua ke. Tam sim no, qee qhov kev tshaj lij txoj kev nyob ze rau cov xwm txheej ntawm kev lag luam, thiab txoj kev mus rau automation ntawm cov roj teeb hauv lub xeev tau ua tiav.

Cov tuam txhab European thiab Asmeskas nyiam cov tshuab polymer thiab oxide. Lub tuam txhab Fab Kis Bolloré tau ua tus thawj coj hauv kev lag luam kev lag luam polymer-raws li cov roj teeb hauv lub xeev. Thaum lub Kaum Ob Hlis 2011, nws cov tsheb fais fab uas siv los ntawm 30kwh solid-state polymer roj teeb + hluav taws xob ob-txheej capacitors nkag mus rau hauv kev lag luam tsheb sib koom, uas yog thawj zaug hauv ntiaj teb. Kev lag luam khoom lag luam roj teeb hluav taws xob rau EVs.

Sakti3, lub chaw tsim khoom ntawm cov khoom siv roj teeb nyias nyias oxide, tau txais los ntawm British cov khoom siv hauv tsev loj heev Dyson hauv 2015. Nws raug nqi rau cov nqi ntawm cov yeeb yaj kiab nyias nyias thiab qhov nyuaj ntawm cov khoom loj, thiab tsis muaj qhov loj. ntau lawm khoom rau lub sij hawm ntev.

Maxwell txoj kev npaj rau cov roj teeb hauv lub xeev yog nkag mus rau hauv lub lag luam roj teeb me me ua ntej, loj-tsim rau xyoo 2020, thiab siv lawv nyob rau hauv qhov chaw ntawm lub zog cia nyob rau hauv 2022. Rau lub hom phiaj ntawm daim ntawv thov kev lag luam sai, Maxwell yuav xub xav txog kev sim semi- cov roj teeb khoom hauv lub sijhawm luv. Tseem, cov roj teeb ib nrab yog kim dua thiab feem ntau yog siv rau hauv kev thov tshwj xeeb, ua rau cov ntawv thov loj heev.

Cov khoom uas tsis yog-thin-film oxide muaj kev ua tau zoo tag nrho thiab tam sim no nrov hauv kev txhim kho. Taiwan Huineng thiab Jiangsu Qingdao yog cov neeg paub zoo ntawm txoj kev no.

Cov tuam txhab Japanese thiab Kauslim tau cog lus ntau dua los daws cov teeb meem kev lag luam ntawm sulfide system. Cov tuam txhab sawv cev xws li Toyota thiab Samsung tau ceev lawv txoj kev xa mus. Sulfide solid-state batteries (lithium-sulfur batteries) muaj peev xwm loj hlob zoo vim lawv lub zog siab ceev thiab tus nqi qis. Ntawm lawv, Toyota lub tshuab yog qhov siab tshaj plaws. Nws tso tawm ampere-theem Demo roj teeb thiab electrochemical kev ua tau zoo. Nyob rau tib lub sijhawm, lawv kuj siv LPS nrog rau chav tsev kub siab dua li cov electrolyte los npaj cov roj teeb loj dua.

Nyiv tau tshaj tawm txoj haujlwm tshawb fawb thiab txhim kho thoob tebchaws. Qhov kev cog lus zoo tshaj plaws yog Toyota thiab Panasonic (Toyota muaj ze li ntawm 300 tus kws ua haujlwm koom tes hauv kev tsim cov roj teeb hauv lub xeev). Nws tau hais tias nws yuav ua lag luam cov roj teeb hauv lub xeev tsis pub dhau tsib xyoos.

Txoj kev npaj ua lag luam ntawm tag nrho cov roj teeb-lub xeev tsim los ntawm Toyota thiab NEDO pib nrog kev tsim cov roj teeb tag nrho-lub xeev (thawj lub roj teeb) siv LIB uas twb muaj lawm upbeat thiab cov khoom tsis zoo. Tom qab ntawd, Nws yuav siv cov ntaub ntawv zoo thiab tsis zoo tshiab los ua kom lub zog ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom cov khoom siv cov khoom zoo thiab tsis zoo cov khoom siv tshiab thiab cov khoom tsis zoo. Toyota xav tias yuav tsim cov qauv ntawm cov khoom siv hluav taws xob hauv lub xeev hauv 2022, thiab Nws yuav siv cov roj teeb hauv lub xeev hauv qee cov qauv hauv 2025. Hauv 2030, lub zog ceev tuaj yeem ncav cuag 500Wh / kg kom ua tiav cov ntawv thov ntau lawm.

Los ntawm qhov kev xav ntawm patents, ntawm 20 saum toj kawg nkaus patent thov rau cov khoom siv-xeev lithium roj teeb, cov tuam txhab Nyij Pooj suav nrog 11. Toyota tau thov rau ntau tshaj, ncav cuag 1,709, 2.2 npaug ntawm Panasonic thib ob. Cov tuam txhab saum toj kawg nkaus 10 yog tag nrho cov neeg Nyij Pooj thiab Kaus Lim Qab Teb, suav nrog 8 hauv Nyij Pooj thiab 2 hauv Kaus Lim Qab Teb.

Los ntawm qhov kev xav ntawm patentees 'dab neeg patent layout, Nyiv, Tebchaws Meskas, Tuam Tshoj, Kaus Lim Qab Teb, thiab Europe yog lub tebchaws tseem ceeb lossis thaj chaw. Ntxiv rau cov ntawv thov hauv zos, Toyota muaj cov ntawv thov tseem ceeb tshaj plaws hauv Tebchaws Meskas thiab Tuam Tshoj, suav txog 14.7% thiab 12.9% ntawm tag nrho cov ntawv thov patent, raws li.

Lub industrialization ntawm solid-state roj teeb nyob rau hauv kuv lub teb chaws kuj nyob rau hauv tas li kev tshawb fawb. Raws li Tuam Tshoj txoj kev npaj txoj kev, xyoo 2020, Nws yuav maj mam paub cov khoom siv hluav taws xob, cov khoom siv hluav taws xob tshwj xeeb cathode synthesis, thiab peb-seem qauv qauv lithium alloy siv tshuab. Nws yuav paub txog 300Wh / kg me-muaj peev xwm ib lub roj teeb qauv tsim. Nyob rau hauv 2025, solid-state roj teeb interface tswj thev naus laus zis yuav paub txog 400Wh / kg loj-muaj peev xwm tib lub roj teeb qauv thiab pab pawg thev naus laus zis. Nws cia siab tias cov roj teeb hauv lub xeev thiab cov roj teeb lithium-sulfur tuaj yeem tsim khoom loj thiab txhawb nqa hauv 2030.

Cov roj teeb tiam tom ntej hauv IPO qhov kev nrhiav nyiaj txiag ntawm CATL suav nrog cov roj teeb hauv lub xeev. Raws li NE Times cov lus ceeb toom, CATL cia siab tias yuav ua tiav cov khoom lag luam loj ntawm cov roj teeb hauv lub xeev los ntawm tsawg kawg 2025.

Ntawm qhov tod tes, lub tshuab hluav taws xob polymer yog qhov paub tab tshaj plaws, thiab thawj EV-theem khoom tau yug los. Nws lub tswv yim thiab kev saib mus tom ntej tau ua rau muaj kev nrawm ntawm kev nqis peev hauv kev tshawb fawb thiab kev loj hlob los ntawm cov neeg tuaj tshiab, tab sis qhov kev txwv siab ntawm kev ua tau zoo txwv kev loj hlob, thiab kev sib xyaw nrog cov khoom siv hluav taws xob tsis muaj zog yuav yog ib qho kev daws teeb meem yav tom ntej; oxidation; Nyob rau hauv cov ntaub ntawv system, txoj kev loj hlob ntawm nyias-zaj duab xis hom yog tsom rau lub peev xwm expansion thiab loj-scale ntau lawm, thiab tag nrho cov kev ua tau zoo ntawm non-film hom yog zoo dua, uas yog lub hom phiaj ntawm kev tshawb fawb thiab kev loj hlob tam sim no; sulfide system yog qhov zoo tshaj plaws-lub xeev roj teeb system nyob rau hauv lub teb ntawm hluav taws xob tsheb, Tab sis nyob rau hauv ib tug polarized qhov teeb meem nrog loj chav rau kev loj hlob thiab tsis paub tab technology, daws teeb meem kev ruaj ntseg thiab interface teeb meem yog lub hom phiaj ntawm lub neej yav tom ntej.

Cov teeb meem uas tau ntsib los ntawm cov roj teeb uas muaj zog hauv lub xeev feem ntau suav nrog:

• Txo cov nqi.
• Txhim kho kev nyab xeeb ntawm cov khoom electrolytes.
• Tswj kev sib cuag ntawm electrodes thiab electrolytes thaum them thiab tawm.

Cov roj teeb lithium-sulfur, lithium-air, thiab lwm lub tshuab yuav tsum tau hloov tag nrho cov qauv roj teeb, thiab muaj teeb meem ntau dua. Qhov zoo thiab qhov tsis zoo electrodes ntawm cov roj teeb uas muaj zog tuaj yeem siv txuas ntxiv mus rau qhov system tam sim no, thiab qhov nyuaj ntawm kev paub yog qhov me me. Raws li cov roj teeb txuas ntxiv thev naus laus zis, cov roj teeb-lub luag haujlwm muaj kev nyab xeeb ntau dua thiab lub zog ua kom muaj zog thiab yuav los ua tib txoj kev nyob rau hauv lub sijhawm post-lithium era.