Batteries à semi-conducteurs: avantages, inconvénients et tendances du marché

Qu'est-ce qu'une batterie à semi-conducteurs?

Une batterie à semi-conducteurs est une technologie de batterie avancée distinguée par son utilisation d'électrolytes solides au lieu des électrolytes et séparateurs liquides trouvés dans les batteries au lithium-ion traditionnelles. Les batteries au lithium-ion traditionnelles sont constituées de matériaux de cathode et d'anode, d'électrolytes liquides et de séparateurs. L'électrolyte solide dans les batteries à semi-conducteurs offre une alternative plus sûre aux électrolytes liquides.

Avantages et inconvénients des batteries à semi-conducteurs

Avantages

Sécurité élevée : les batteries à semi-conducteurs sont intrinsèquement plus sûres en raison de l'utilisation d'électrolytes solides. Ils empêchent efficacement la formation de dendrites de lithium, réduisant le risque de combustion et d'explosion et d'éliminer les réactions secondaires à des températures élevées.

Densité d'énergie élevée : les batteries à semi-conducteurs permettent d'utiliser le lithium métallique comme matériau d'anode, augmentant considérablement la densité d'énergie. Bien qu'il soit difficile pour les batteries d'électrolyte liquide de dépasser 500 wh / kg, les batteries à semi-conducteurs peuvent atteindre des densités d'énergie de 300 à 400 wh / kg.

Vie à cycle long : L'électrolyte solide aborde les problèmes liés à la formation d'interphases à électrolyte solide et aux dendrites au lithium observées dans les électrolytes liquides, améliorant ainsi considérablement la durée de vie du cycle, avec une durée de vie potentielle atteignant 45 000 cycles.

Désavantage

Résistance interfaciale élevée : le faible contact entre les électrolytes solides et les matériaux d'électrode entraîne une faible conductivité ionique, conduisant à une résistance interfaciale élevée.

Coût élevé : Actuellement, le coût de production des batteries à semi-conducteurs est relativement élevé, ce qui empêche une adoption commerciale généralisée.

Paysage de marché pour les batteries à semi-conducteurs

Tendances du développement mondial

Les gouvernements du monde entier soutiennent activement le développement de véhicules électriques et ont fixé des objectifs clairs et des plans techniques pour le développement de la batterie à semi-conducteurs. D'ici 2025, des progrès importants de la densité énergétique sont attendus avec une transition vers des batteries à semi-conducteurs.

Chine : Des entreprises telles que CATL et Prologium Technology sont en phase pilote pour les batteries semi-soldatrices, avec une production de masse attendue avant 2025.

Japon et Corée du Sud : Toyota vise à libérer des véhicules électriques équipés de batteries à semi-conducteurs d'ici 2022. Les entreprises japonaises mènent dans la technologie des batteries à semi-conducteurs.

Europe et États-Unis : Les principaux constructeurs automobiles occidentaux investissent dans des startups de batterie à semi-conducteurs comme Solinpower et Quantumscape pour prendre pied dans ce domaine.

Perspectives futures

À mesure que la technologie mûrit et que les coûts diminuent, les batteries à semi-conducteurs devraient atteindre la production de masse commerciale d'ici 2025. Au cours des prochaines années, le contenu des électrolytes liquides diminuera progressivement, les batteries entièrement à l'état solide devenant la norme de l'industrie.

Conclusion

Les batteries à semi-conducteurs offrent une sécurité supérieure, une densité d'énergie élevée et une durée de vie à cycle long, les positionnant comme un composant clé dans les futurs véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie. Cependant, des défis liés aux coûts élevés et aux obstacles techniques demeurent. Grâce à la collaboration et à la recherche mondiales, les batteries à semi-conducteurs se rapprochent de l'application commerciale, présentant de nouvelles opportunités et défis dans le secteur des énergies renouvelables.