بطاريات الحالة الصلبة: مزايا وعيوب واتجاهات السوق

ما هي بطارية الحالة الصلبة؟

بطارية الحالة الصلبة هي تقنية بطارية متطورة تتميز باستخدامها للكهرباء الصلبة بدلاً من الشوارد السائلة والفواصل الموجودة في بطاريات ليثيوم أيون التقليدية. تتكون بطاريات الليثيوم أيون التقليدية من مواد الكاثود والأنود ، والكهارل السائلة ، والفواصل. يوفر المنحل بالكهرباء الصلبة في بطاريات الحالة الصلبة بديلاً أكثر أمانًا عن الشوارد السائلة.

مزايا وعيوب بطاريات الحالة الصلبة

المزايا

السلامة العالية : بطاريات الحالة الصلبة هي بطبيعتها أكثر أمانًا بسبب استخدام الشوارد الصلبة. وهي تمنع بشكل فعال تكوين شجيري الليثيوم ، مما يقلل من خطر الاحتراق والانفجار ، والقضاء على التفاعلات الجانبية في درجات حرارة عالية.

كثافة الطاقة العالية : تسمح بطاريات الحالة الصلبة باستخدام الليثيوم المعدني كمواد أنود ، مما يزيد من كثافة الطاقة بشكل كبير. في حين أنه من الصعب أن تتجاوز بطاريات المنحل بالكهرباء السائل 500 WH/kg ، فإن بطاريات الحالة الصلبة يمكنها تحقيق كثافات طاقة تتراوح بين 300-400 WH/kg.

حياة طويلة للدورة : يعالج المنحل بالكهرباء الصلبة المشكلات المتعلقة بتكوين الطور بين الإلكتروليت الصلبة والليثيوم شجيرة ليثيوم شوهد في الشوارد السائلة ، وبالتالي تعزيز عمر الدورة بشكل كبير ، مع عمر محتمل يصل إلى 45000 دورة.

عيوب

مقاومة شبيهة عالية : يتواصل الضعف بين الشوارد الصلبة ومواد الإلكترود إلى التوصيل الأيوني المنخفض ، مما يؤدي إلى مقاومة شبنية عالية.

التكلفة المرتفعة : حاليًا ، فإن تكلفة إنتاج بطاريات الحالة الصلبة مرتفعة نسبيًا ، مما يعيق التبني التجاري على نطاق واسع.

مشهد السوق لبطاريات الحالة الصلبة

اتجاهات التنمية العالمية

تدعم الحكومات في جميع أنحاء العالم بنشاط تطوير السيارات الكهربائية ووضعت أهدافًا واضحة وخططًا فنية لتطوير بطارية الحالة الصلبة. بحلول عام 2025 ، من المتوقع تطورات كبيرة في كثافة الطاقة مع انتقال نحو بطاريات الحالة الصلبة.

الصين : تقع شركات مثل Catl و Prologium Technology في المرحلة التجريبية لبطاريات الحالة شبه الصلبة ، مع توقع الإنتاج الضخم قبل عام 2025.

اليابان وكوريا الجنوبية : تهدف تويوتا إلى إصدار سيارات كهربائية مجهزة ببطاريات الحالة الصلبة بحلول عام 2022. الشركات اليابانية تقود تقنية البطارية الصلبة.

أوروبا والولايات المتحدة : تستثمر شركات صناعة السيارات الغربية الكبرى في الشركات الناشئة للبطاريات الصلبة مثل SolidPower و QuantumScape للحصول على موطئ قدم في هذا المجال.

التوقعات المستقبلية

مع انخفاض التكنولوجيا وتناقص التكاليف ، من المتوقع أن تصل بطاريات الحالة الصلبة إلى الإنتاج الضخم التجاري بحلول عام 2025. على مدار السنوات القليلة المقبلة ، سينخفض ​​محتوى الشوارد السائلة تدريجياً ، مع أن تصبح بطاريات الحالة الصلبة بالكامل معيار الصناعة.

خاتمة

توفر بطاريات الحالة الصلبة سلامة فائقة ، وكثافة عالية الطاقة ، وعمر دورة طويلة ، ووضعها كمكون رئيسي في السيارات الكهربائية المستقبلية وأنظمة تخزين الطاقة. ومع ذلك ، تبقى التحديات المتعلقة بالتكاليف المرتفعة والعقبات التقنية. من خلال التعاون والبحوث العالمية ، تقترب بطاريات الحالة الصلبة من التطبيق التجاري ، حيث تقدم فرصًا جديدة وتحديات في قطاع الطاقة المتجددة.