Home / Blog / Pengetahuan Baterai / Baterai solid-state: rute baterai generasi berikutnya

Baterai solid-state: rute baterai generasi berikutnya

29 Dec, 2021

By hoppt

Baterai solid-state

Baterai solid-state: rute baterai generasi berikutnya

Pada 14 Mei, menurut "The Korea Times" dan laporan media lainnya, Samsung berencana untuk bekerja sama dengan Hyundai untuk mengembangkan kendaraan listrik dan menyediakan baterai listrik dan suku cadang mobil terhubung lainnya untuk kendaraan listrik Hyundai. Media memprediksi bahwa Samsung dan Hyundai akan segera menandatangani nota kesepahaman yang tidak mengikat tentang pasokan baterai. Dilaporkan bahwa Samsung memperkenalkan baterai solid-state terbarunya ke Hyundai.

Menurut Samsung, ketika baterai prototipenya terisi penuh, ia dapat memungkinkan mobil listrik melaju lebih dari 800 kilometer sekaligus, dengan masa pakai baterai lebih dari 1,000 kali. Volumenya 50% lebih kecil dari baterai lithium-ion dengan kapasitas yang sama. Untuk alasan ini, baterai solid-state dianggap sebagai baterai daya yang paling cocok untuk kendaraan listrik dalam sepuluh tahun ke depan.

Pada awal Maret 2020, Samsung Institute for Advanced Study (SAIT) dan Samsung Research Center of Japan (SRJ) menerbitkan "Baterai logam lithium solid-state siklus panjang energi tinggi yang diaktifkan oleh perak" di majalah "Nature Energy". -Anoda komposit karbon" memperkenalkan perkembangan terbaru mereka di bidang baterai solid-state.

Baterai ini menggunakan elektrolit padat, yang tidak mudah terbakar pada suhu tinggi dan juga dapat menghambat pertumbuhan dendrit lithium untuk menghindari tusukan korsleting. Selain itu, menggunakan lapisan komposit perak-karbon (Ag-C) sebagai anoda, yang dapat meningkatkan densitas energi hingga 900Wh/L, memiliki siklus hidup yang panjang lebih dari 1000 siklus, dan efisiensi coulombik (pengisian) yang sangat tinggi. dan efisiensi debit) sebesar 99.8%. Itu dapat menggerakkan baterai setelah satu pembayaran. Mobil itu menempuh jarak 800 kilometer.

Namun, SAIT dan SRJ yang menerbitkan makalah adalah lembaga penelitian ilmiah daripada Samsung SDI, yang berfokus pada teknologi. Artikel tersebut hanya menjelaskan prinsip, struktur, dan kinerja baterai baru. Baterai tersebut dinilai masih dalam tahap laboratorium dan akan sulit diproduksi massal dalam waktu singkat.

Perbedaan antara baterai solid-state dan baterai lithium-ion cair tradisional adalah bahwa elektrolit padat digunakan sebagai pengganti elektrolit dan pemisah. Tidak perlu menggunakan anoda grafit lithium-interkalasi. Sebagai gantinya, lithium logam digunakan sebagai anoda, yang mengurangi jumlah bahan anoda. Daya baterai dengan kepadatan energi tubuh yang lebih tinggi (>350Wh/kg) dan masa pakai lebih lama (>5000 siklus), serta fungsi khusus (seperti fleksibilitas) dan persyaratan lainnya.

Baterai sistem baru termasuk baterai solid-state, baterai aliran lithium, dan baterai logam-udara. Ketiga baterai solid-state memiliki keunggulan masing-masing. Elektrolit polimer adalah elektrolit organik, dan oksida dan sulfida adalah elektrolit keramik anorganik.

Melihat perusahaan baterai solid-state global, ada perusahaan rintisan, dan ada juga produsen internasional. Perusahaan sendirian dalam sistem elektrolit dengan keyakinan yang berbeda, dan tidak ada tren aliran atau integrasi teknologi. Saat ini, beberapa rute teknis mendekati kondisi industrialisasi, dan jalan menuju otomatisasi baterai solid-state sedang berlangsung.

Perusahaan Eropa dan Amerika lebih memilih sistem polimer dan oksida. Perusahaan Prancis Bolloré memimpin dalam komersialisasi baterai solid-state berbasis polimer. Pada bulan Desember 2011, kendaraan listriknya yang ditenagai oleh baterai polimer solid-state 30kwh + kapasitor lapisan ganda listrik memasuki pasar mobil bersama, yang merupakan pertama kalinya di dunia. Baterai solid-state komersial untuk EV.

Sakti3, produsen baterai solid-state film tipis oksida, diakuisisi oleh raksasa peralatan rumah Inggris Dyson pada tahun 2015. Hal ini bergantung pada biaya persiapan film tipis dan kesulitan produksi skala besar, dan belum ada produksi massal. produk produksi untuk waktu yang lama.

Rencana Maxwell untuk baterai solid-state adalah memasuki pasar baterai kecil terlebih dahulu, memproduksinya secara massal pada tahun 2020, dan menggunakannya di bidang penyimpanan energi pada tahun 2022. Demi aplikasi komersial yang cepat, Maxwell pertama-tama dapat mempertimbangkan untuk mencoba semi- baterai padat dalam jangka pendek. Namun, baterai semi-padat lebih mahal dan terutama digunakan di bidang permintaan tertentu, membuat aplikasi skala besar menjadi sulit.

Produk oksida non-film tipis memiliki kinerja keseluruhan yang sangat baik dan saat ini populer dalam pengembangan. Baik Taiwan Huineng dan Jiangsu Qingdao adalah pemain terkenal di trek ini.

Perusahaan Jepang dan Korea lebih berkomitmen untuk memecahkan masalah industrialisasi sistem sulfida. Perusahaan perwakilan seperti Toyota dan Samsung telah mempercepat penyebaran mereka. Baterai solid-state sulfida (baterai lithium-sulfur) memiliki potensi pengembangan yang sangat besar karena kepadatan energinya yang tinggi dan biaya yang rendah. Di antara mereka, teknologi Toyota adalah yang paling canggih. Ini merilis baterai Demo tingkat ampere dan kinerja elektrokimia. Pada saat yang sama, mereka juga menggunakan LGPS dengan konduktivitas suhu ruangan yang lebih tinggi sebagai elektrolit untuk menyiapkan paket baterai yang lebih besar.

Jepang telah meluncurkan program penelitian dan pengembangan nasional. Aliansi yang paling menjanjikan adalah Toyota dan Panasonic (Toyota memiliki hampir 300 insinyur yang terlibat dalam pengembangan baterai solid-state). Dikatakan akan mengkomersialkan baterai solid-state dalam waktu lima tahun.

Rencana komersialisasi baterai all-solid-state yang dikembangkan oleh Toyota dan NEDO dimulai dengan mengembangkan baterai all-solid-state (baterai generasi pertama) menggunakan bahan-bahan LIB yang optimis dan berbahaya. Setelah itu, akan menggunakan bahan positif dan negatif baru untuk meningkatkan kepadatan energi (baterai generasi berikutnya). Toyota diharapkan dapat memproduksi prototipe kendaraan listrik solid-state pada tahun 2022, dan akan menggunakan baterai solid-state di beberapa model pada tahun 2025. Pada tahun 2030, kepadatan energi dapat mencapai 500Wh/kg untuk mencapai aplikasi produksi massal.

Dari perspektif paten, di antara 20 pemohon paten teratas untuk baterai lithium solid-state, perusahaan Jepang menyumbang 11. Toyota mengajukan permohonan paling banyak, mencapai 1,709, 2.2 kali lipat dari Panasonic kedua. 10 perusahaan teratas semuanya Jepang dan Korea Selatan, termasuk 8 di Jepang dan 2 di Korea Selatan.

Dari perspektif tata letak paten global penerima paten, Jepang, Amerika Serikat, Cina, Korea Selatan, dan Eropa adalah negara atau kawasan utama. Selain aplikasi lokal, Toyota memiliki jumlah aplikasi paling signifikan di Amerika Serikat dan China, masing-masing menyumbang 14.7% dan 12.9% dari total aplikasi paten.

Industrialisasi baterai solid-state di negara saya juga terus dieksplorasi. Menurut rencana rute teknis China, pada tahun 2020, secara bertahap akan mewujudkan elektrolit padat, sintesis bahan katoda energi spesifik tinggi, dan teknologi konstruksi paduan lithium struktur kerangka tiga dimensi. Ini akan mengenali manufaktur sampel baterai tunggal berkapasitas kecil 300Wh/kg. Pada tahun 2025, teknologi kontrol antarmuka baterai solid-state akan mewujudkan teknologi sampel dan grup baterai tunggal berkapasitas besar 400Wh/kg. Diharapkan baterai solid-state dan baterai lithium-sulfur dapat diproduksi secara massal dan dipromosikan pada tahun 2030.

Baterai generasi berikutnya dalam proyek penggalangan dana IPO CATL termasuk baterai solid-state. Menurut laporan NE Times, CATL mengharapkan untuk mencapai produksi massal baterai solid-state setidaknya pada tahun 2025.

Secara keseluruhan, teknologi sistem polimer adalah yang paling matang, dan produk tingkat EV pertama lahir. Sifat konseptual dan pandangan ke depan telah memicu percepatan investasi dalam penelitian dan pengembangan oleh pendatang baru, tetapi batas atas kinerja membatasi pertumbuhan, dan peracikan dengan elektrolit padat anorganik akan menjadi solusi yang mungkin di masa depan; oksidasi; Dalam sistem material, pengembangan jenis film tipis difokuskan pada perluasan kapasitas dan produksi skala besar, dan kinerja keseluruhan jenis non-film lebih baik, yang merupakan fokus penelitian dan pengembangan saat ini; sistem sulfida adalah sistem baterai solid-state yang paling menjanjikan di bidang kendaraan listrik, Namun dalam situasi terpolarisasi dengan ruang besar untuk pertumbuhan dan teknologi yang belum matang, pemecahan masalah keamanan dan masalah antarmuka adalah fokus masa depan.

Tantangan yang dihadapi oleh baterai solid-state terutama meliputi:

  • Mengurangi biaya.
  • Meningkatkan keamanan elektrolit padat.
  • Menjaga kontak antara elektroda dan elektrolit selama pengisian dan pemakaian.

Baterai lithium-sulfur, lithium-air, dan sistem lain perlu mengganti seluruh kerangka struktur baterai, dan semakin banyak masalah yang signifikan. Elektroda positif dan negatif baterai solid-state dapat terus menggunakan sistem saat ini, dan kesulitan realisasinya relatif kecil. Sebagai teknologi baterai generasi berikutnya, baterai solid-state memiliki keamanan dan kepadatan energi yang lebih tinggi dan akan menjadi satu-satunya cara di era pasca-litium.

tutup_putih
menutup penjualan

Tulis pertanyaan di sini

membalas dalam waktu 6 jam, pertanyaan dipersilakan!