Baterie v pevném stavu: Výhody, nevýhody a trendy na trhu

Co je to baterie v pevném stavu?

Baterie v pevném stavu je pokročilá technologie baterie, která se vyznačuje použitím pevných elektrolytů namísto kapalných elektrolytů a separátorů nalezených v tradičních lithium-iontových bateriích. Tradiční lithium-iontové baterie se skládají z katodových a anodových materiálů, kapalných elektrolytů a separátorů. Pevný elektrolyt v pevných bateriích nabízí bezpečnější alternativu k tekutým elektrolytů.

Výhody a nevýhody baterií v pevném státě

Výhody

Vysoká bezpečnost : Baterie v pevném stavu jsou ze své podstaty bezpečnější kvůli použití pevných elektrolytů. Účinně zabraňují tvorbě dendritů lithia, snižují riziko spalování a exploze a eliminují vedlejší reakce při vysokých teplotách.

Vysoká hustota energie : Baterie v pevném stavu umožňují použití kovového lithia jako anodového materiálu, což výrazně zvyšuje hustotu energie. I když je náročné, aby baterie tekutých elektrolytů překročily 500 wh/kg, baterie s pevným státem mohou dosáhnout hustoty energie 300–400 wh/kg.

Dlouhá životnost cyklu : Pevný elektrolyt řeší problémy související s tvorbou pevných elektrolytů a dendritů lithia pozorovaných v kapalných elektrolytech, čímž výrazně zvyšuje životnost cyklu, přičemž potenciální životnost dosahuje 45 000 cyklů.

Nevýhody

Vysoká odolnost proti rozhraní : Slabý kontakt mezi pevnými elektrolyty a elektrodovými materiály má za následek nízkou iontovou vodivost, což vede k vysokému odolnosti proti rozhraní.

Vysoké náklady : V současné době jsou výrobní náklady na pevné baterie relativně vysoké, což brání rozsáhlému komerčnímu adopci.

Tržní krajina pro baterie pevných států

Trendy globálního rozvoje

Vlády po celém světě aktivně podporují vývoj elektrických vozidel a stanovily jasné cíle a technické plány pro vývoj baterií v pevném státě. Do roku 2025 se očekává významný pokrok v hustotě energie s přechodem na baterie v pevném stavu.

Čína : Společnosti jako CATL a Prologium Technology jsou v pilotní fázi pro baterie polotuhých stavů, přičemž hromadná výroba se očekává před rokem 2025.

Japonsko a Jižní Korea : Toyota si klade za cíl vydat do roku 2022 elektrická vozidla vybavená bateriemi s pevným státem. Japonské společnosti vedou v technologii baterie v pevném státě.

Evropa a Spojené státy Spojené státy : Hlavní západní automobilky investují do startupů baterií v pevném státě, jako jsou solidní síla a Quantumscape, aby získali oporu v této oblasti.

Budoucí výhled

Jak se technologie dozrává a náklady klesá, očekává se, že baterie v pevném stavu dosáhnou do roku 2025 komerční hmotnostní výrobu. V příštích několika letech se obsah kapalných elektrolytů postupně klesá, přičemž se plně pevné baterie stanou průmyslovým standardem.

Závěr

Baterie v pevném stavu nabízejí vynikající bezpečnost, vysokou hustotu energie a dlouhou životnost cyklu a umístění jako klíčovou součást v budoucích elektrických vozidlech a systémech skladování energie. Výzvy související s vysokými náklady a technickými překážkami však přetrvávají. Prostřednictvím globální spolupráce a výzkumu se baterie pevných států přibližují k komerční aplikaci a představují nové příležitosti a výzvy v odvětví obnovitelné energie.