Sai cosa sta cambiando il panorama energetico?

Ti preoccupi quando guidi un'auto elettrica che non inizierà la mattina in inverno o che la batteria prenderà fuoco in estate quando esposta alla luce solare diretta? Se ti dicessi che esiste un nuovo tipo di batteria che può iniziare in pochi secondi a meno di 40 gradi Celsius, anche se viene forato, non esploderà. Ci credi?

Questo non sono io a disegnare una torta per te, ma una rivoluzione energetica in corso, batterie statali solide -. Si chiama "razzo" della tecnologia della batteria di prossima generazione, che non solo cambierà i nuovi veicoli energetici, ma può anche rimodellare il modello di aerei a bassa altitudine, robot umanoidi e persino di energia. Oggi ti parlerò di dove sono le batterie di stato solide - e perché sono così popolari? Dove sono le opportunità in futuro?

Niobio(NB) ha mostrato un grande potenziale come strumento versatile nel campo delle batterie a stato solide - e la sua ricerca sull'applicazione sta diventando sempre più attiva. In termini di elettrodi negativi, l'ossido di tungsteno di niobio (NWO) ha un coefficiente di diffusione degli ioni di litio a diversi ordini di grandezza superiore alla grafite, che consente la ricarica estremamente rapida. Allo stesso tempo, il suo piccolo cambio di volume e la durata del ciclo lungo lo rendono un potente materiale candidato per sostituire gli elettrodi negativi della grafite; Inoltre, la modifica della superficie di elettrodi negativi a base di metallo a base di silicio -- che utilizzano i rivestimenti Ultra - sottili di pentossido di niobio (Nb ₂ o ₅) possono inibire efficacemente la crescita del dendrite al litio e ridurre le reazioni laterali con elettroliti solidi, migliorando significativamente la sicurezza della batteria. In termini di elettroliti, l'elemento di niobio doping in elettroliti solidi di tipo LLZO (tipo granato) può stabilizzare la loro struttura di fase cubica, migliorando così la conduttività degli ioni di litio e migliorando la loro pratica fattibilità dell'applicazione.

Le batterie al litio tradizionali sono costituite da quattro componenti principali: elettrodo positivo, elettroliti elettrodi negativi e separatore. Tra questi, l'elettrolita è il liquido più instabile e infiammabile. Una volta sovraccaricato, corto circuito o esposto a temperature elevate, può facilmente generare calore o persino auto -accendere o esplodere. Il più grande cambiamento nelle batterie a stato solido - è la sostituzione di elettrolita e separatore con elettrolita a stato solido -, che risolve direttamente i rischi di sicurezza dalla sorgente. È proprio a causa di questo cambiamento che vengono apportati tre principali vantaggi.
In primo luogo, è più sicuro. Le batterie liquide sono come una pentola di acqua bollente che può facilmente esplodere, mentre le batterie a stato solide - sono come un pezzo di metallo che non può essere rotto o scottato e può rimanere stabile anche in caso di corto circuito.
Il secondo è una maggiore densità di energia, che può adattarsi a materiali elettrodi positivi a tensione più elevata e raddoppiare direttamente la capacità di accumulo di energia. In passato, i veicoli elettrici potrebbero funzionare 500 chilometri, ma dopo essere passati allo stato solido, può facilmente rompere 1000 chilometri.
Infine, c'è un adattamento climatico. Può funzionare normalmente da meno di 40 gradi Celsius a oltre 100 gradi Celsius, rendendo facile gestire sia il freddo nord -est che il deserto caldo.

È proprio a causa di questi vantaggi che le batterie statali solide - hanno ricevuto molta attenzione negli ultimi anni. Da un lato, ciò è dovuto alla domanda esplosiva degli utenti. Entro il 2024, le vendite globali di nuovi veicoli energetici hanno superato i 20 milioni di unità, con un tasso di penetrazione di quasi il 20%. Tuttavia, i due problemi più ansiosi per tutti sono rinnovi di volo e sicurezza.

Le batterie a stato solido sono esattamente la soluzione giusta. Secondo le previsioni, le batterie a stato solide - inizieranno a essere testate sui veicoli dal 2026 e saranno installate in piccoli lotti nel 2027. Entro il 2023, il tasso di penetrazione dovrebbe superare il 10%. Il valore delle batterie statali solide - non è solo nelle nuove veicoli energetici, ma anche in economia a bassa quota. Ad esempio, gli aerei di decollo e atterraggio verticali elettrici hanno requisiti molto elevati per le batterie, tra cui densità di energia, peso e resistenza al calore. Le batterie a stato solido possono soddisfare con precisione questi standard. Ci sono anche robot umanoidi che richiedono una durata leggera, stabile e lunga della batteria e le batterie a stato solide - sono appena sufficienti per incontrarle. Pertanto, fintanto che questi vettori di trasporto terminale intelligenti continuano a muoversi verso una potenza leggera e alta -, la domanda di solide batterie statali - non sarà mai assente.

Al giorno d'oggi, il mondo è in competizione per questa altura tecnologica. Il Giappone è stato il primo a iniziare con un gran numero di brevetti di base e ha fissato un obiettivo di commercializzazione entro il 2030. La Cina, d'altra parte, è un latecomero con il maggior numero di domande di brevetto negli ultimi anni, in continua classifica al mondo. Ha anche investito 6 miliardi di yuan in fondi speciali per sostenerlo. È necessario che sia a monte che a valle della catena industriale accelerano il loro seguito - up.

Naturalmente, anche la tecnologia più avanzata ha un periodo di arrampicata. Attualmente, le batterie a stato solide - stanno affrontando tre principali sfide. Il primo è che la conduttività non è abbastanza alta e c'è ancora spazio per l'ottimizzazione nell'efficienza del funzionamento interno dell'elettrolita. Il secondo è la stabilità tra le interfacce, in quanto vi è una tendenza per elettrodi ed elettroliti a combattere, il che può influire sulla durata della batteria. L'ultimo è grande produzione in scala -, che è ancora molto difficile. Non è difficile creare una batteria a stato solida - in laboratorio, ma se la fabbrica può produrre in serie è il test reale. Pertanto, l'industria generalmente sceglie un approccio a due -. Il primo passo è quello di creare uno stato solido semi - che mantiene il 5% al ​​10% del componente liquido per risolvere prima alcuni dei problemi. Questa tecnologia è sul mercato dal 2024. La seconda è tutte batterie a stato solido, che dovrebbero entrare nella fase di convalida del mercato entro il 2026 e aumentare gradualmente il volume. L'ascesa delle batterie di stato solide - non è solo una rivoluzione tecnologica, ma anche una festa per il capitale. Le sue opportunità fioriscono dai materiali alle attrezzature all'applicazione e, sul lato del materiale, i materiali elettrolitici sono l'anima. Attualmente, ci sono quattro principali percorsi tecnologici, tra cui solfuri, ossidi, alogeni e polimeri, ciascuno con i propri vantaggi e svantaggi. I solfuri hanno le prestazioni più forti, ma la loro preparazione è molto complessa. L'ossido è sicuro e stabile, ma difficile da elaborare. Gli alogenuri stanno avanzando rapidamente e hanno un rapporto di prestazione a costo relativamente elevato. I polimeri hanno una buona flessibilità, ma la loro conduttività non è l'ideale, quindi non esiste un modo per vincere costantemente.

Tuttavia, attualmente solfuri e alogenuri sono considerati i più promettenti e anche l'aggiornamento di materiali di elettrodi positivi e negativi è accelerato, poiché determinano la capacità e la durata della durata della batteria, nonché i materiali conduttivi. Sebbene poco appariscente, è una variabile chiave per migliorare le prestazioni complessive. Al giorno d'oggi, gli agenti conduttivi di nanotubi di carbonio stanno diventando una autostrada che collega elettrodi ed elettroliti. Alla fine dell'attrezzatura, anche i nuovi processi stanno sostituendo le vecchie linee di produzione e le linee di produzione tradizionali della batteria non sono più adatte ai solidi processi di stato -. Al giorno d'oggi, elettrodi secchi e formazione elettrostatica sono nuove tecnologie che rendono il processo di produzione più sicuro e un minor consumo di energia, diventando nuovi punti di crescita per i produttori di apparecchiature. Ciò significa anche che ci sarà un nuovo giro di esplosione nei collegamenti a monte delle apparecchiature della catena industriale.

I fotovoltaici hanno cambiato la generazione di energia, le batterie al litio hanno cambiato il trasporto e le batterie a stato solide - possono ricostruire l'intero sistema energetico, che continuerà a maturare con gli scenari di applicazione in futuro. Con il continuo miglioramento delle proprietà dei materiali e la graduale riduzione dei costi di produzione, le batterie a stato solide - si spostano gradualmente dall'essere invisibili e immateriali ad essere utilizzabili e funzionanti rapidamente. Pensi che le batterie di stato solide - saranno installate come previsto nel 2026? Diventerà la prossima logica energetica sottostante per cambiare il mondo?