Baterie w stanie stałym: zalety, wady i trendy rynkowe

Co to jest bateria w stanie stałym?

Akumulator stałego to zaawansowana technologia akumulatora wyróżniająca się wykorzystaniem stałych elektrolitów zamiast ciekłych elektrolitów i separatorów występujących w tradycyjnych akumulatorach litowo-jonowych. Tradycyjne akumulatory litowo-jonowe składają się z materiałów katodowych i anodowych, ciekłych elektrolitów i separatorów. Stały elektrolit w bateriach w stanie stałym oferuje bezpieczniejszą alternatywę dla ciekłych elektrolitów.

Zalety i wady baterii w stanie stałym

Zalety

Wysokie bezpieczeństwo : Baterie z półprzewodnikowych są z natury bezpieczniejsze ze względu na zastosowanie stałych elektrolitów. Skutecznie zapobiegają tworzeniu dendrytów litu, zmniejszając ryzyko spalania i eksplozji oraz eliminując reakcje uboczne w wysokich temperaturach.

Wysoka gęstość energii : baterie w stanie stałym pozwalają na wykorzystanie metalicznego litu jako materiału anodowego, znacznie zwiększając gęstość energii. Podczas gdy akumulatory elektrolitu w cieczy przekraczają 500 WH/KG, baterie w stanie stałym mogą osiągnąć gęstość energii 300-400 WH/kg.

Długa żywotność cyklu : stały elektrolit rozwiązuje problemy związane z tworzeniem się międzyfazowym stałym elektrolitem i dendrytami litowymi obserwowanymi w ciekłych elektrolitach, tym samym znacznie zwiększając żywotność cyklu, przy czym potencjalne długotrwałe długie osiągają 45 000 cykli.

Wady

Wysoka rezystancja międzyfazowa : słaby kontakt między stałymi elektrolitami i materiałami elektrodowymi powoduje niską przewodność jonową, co prowadzi do wysokiej rezystancji międzyfazowej.

Wysoki koszt : Obecnie koszt produkcji baterii stałych jest stosunkowo wysoki, utrudniając powszechne adopcję komercyjną.

Krajobraz rynkowy dla baterii w stanie stałym

Globalne trendy rozwojowe

Rządy na całym świecie aktywnie wspierają rozwój pojazdów elektrycznych i wyznaczają jasne cele i plany techniczne dotyczące rozwoju baterii w stanie stałym. Do 2025 r. Oczekuje się znacznych postępów w gęstości energii z przejściem do baterii w stanie stałym.

Chiny : Firmy takie jak Technologia CATL i Prologum znajdują się w fazie pilotażowej dla baterii półstanowych, a masowa produkcja spodziewana jest przed 2025 r.

Japonia i Korea Południowa : Toyota ma na celu zwolnienie pojazdów elektrycznych wyposażonych w baterie w stanie stałym do 2022 r. Japońskie firmy prowadzą w technologii akumulatorów w stanie stałym.

Europa i Stany Zjednoczone : Główni zachodnie producenci samochodów inwestują w stałe start-upy baterii, takie jak SolidPower i Quantumscape, aby uzyskać przyczółek w tej dziedzinie.

Przyszłe perspektywy

W miarę spadku technologii i spadku kosztów akumulatory stałego powinny osiągnąć masową produkcję komercyjną do 2025 r. W ciągu najbliższych kilku lat zawartość płynnych elektrolitów stopniowo spadnie, a w pełni baterie stałe stają się standardem branżowym.

Wniosek

Akumulatory solidne oferują doskonałe bezpieczeństwo, wysoką gęstość energii i długą żywotność cyklu, pozycjonując je jako kluczowy element w przyszłych pojazdach elektrycznych i systemach magazynowania energii. Pozostają jednak wyzwania związane z wysokimi kosztami i przeszkodami technicznymi. Dzięki globalnej współpracy i badaniach baterie w stanie stałym zbliżają się do zastosowań komercyjnych, przedstawiając nowe możliwości i wyzwania w sektorze energii odnawialnej.