Bagaimana Perkembangan Baterai Solid-state Saat Ini?

Baterai solid-state mengacu pada baterai yang diproduksi menggunakan elektroda solid-state dan elektrolit solid-state. Berbeda dari baterai berbentuk cair yang ada, baterai ini merupakan salah satu arah utama untuk pengembangan baterai kendaraan energi baru di masa depan. Baru-baru ini, ketika Volkswagen Group mengumumkan laporan keuangan kuartal kedua, CEO Volkswagen Group Herbert Diss mengatakan bahwa Volkswagen berencana untuk secara independen memproduksi baterai solid-state, dan produksi massal dapat dimulai pada tahun 2024 atau 2025. Menurut nasional "Hemat energi dan Energi Baru Kendaraan Teknologi Roadmap", pada tahun 2025, target kepadatan energi baterai lithium untuk kendaraan listrik murni adalah 400Wh / kg, dan target pada tahun 2030 adalah 500Wh / kg. Sejauh menyangkut baterai ternary yang saat ini banyak digunakan, kemacetan teknis yang ada pada tahap ini membuat sulit untuk mencapai tujuan di atas.

Jika kepadatan energi baterai lithium daya adalah untuk mencapai tujuan kepadatan energi lebih besar dari 500Wh / kg seperti yang dijadwalkan, sistem baterai elektrolit cair yang ada mungkin tidak berdaya. Sebagai rute teknologi baterai generasi berikutnya untuk 500Wh/kg, penelitian dan pengembangan sistem baterai solid-state telah menjadi permintaan yang kaku. Pengembangan jangka menengah dan panjang dari industri mobil energi baru membutuhkan cadangan teknis baru, dan baterai lithium-ion solid-state diharapkan menjadi rute teknologi dominan untuk generasi berikutnya baterai lithium daya otomotif. Hal ini tidak hanya arah pengembangan penting untuk baterai sekunder di masa depan, tetapi juga tugas penting saat ini.

Apa keuntungan baterai solid-state dibandingkan dengan baterai ternary? Pertama-tama, dalam hal kepadatan energi, jendela elektrokimia elektrolit organik yang saat ini digunakan dalam baterai ternary dan lithium-ion lainnya terbatas, dan sulit untuk kompatibel dengan anoda lithium logam dan bahan katoda potensial tinggi yang baru dikembangkan. Namun, elektrolit padat umumnya memiliki kapasitas listrik yang lebih luas daripada elektrolit organik. Jendela kimia membantu untuk lebih meningkatkan kepadatan energi baterai. Kedua, dalam hal volume, karena elektrolit digantikan oleh elektrolit padat, volume baterai padat akan lebih kecil di bawah kepadatan energi yang sama. Dengan jumlah daya yang sama, baterai solid-state akan menjadi lebih kecil. Dalam keadaan bahwa kepadatan energi tetap sama, massa dan volume baterai solid-state dengan muatan yang sama akan lebih kecil daripada baterai elektrolit cair. Tidak hanya itu, karena tidak ada elektrolit dalam baterai solid-state, lebih mudah untuk menyegelnya. Saat menggunakannya dalam peralatan berskala besar seperti mobil, tidak perlu menambahkan tabung pendingin tambahan, kontrol elektronik, dll., yang menghemat biaya sekaligus mengurangi beratnya sendiri. Setelah menggunakan elektrolit padat, elektroda negatif grafit dapat diganti dengan lithium logam, yang secara signifikan mengurangi berat seluruh baterai.

Dari perspektif tata letak baterai solid-state di berbagai negara, Toyota lebih maju dalam teknologi. Ini meluncurkan baterai solid-state sulfida pada tahun 2010. Pada tahun 2014, kepadatan energi prototipe eksperimental baterai mencapai 400Wh/kg. Pada Februari 2017, paten terkait baterai solid-state Toyota mencapai 30, jauh lebih tinggi daripada perusahaan lain. Menurut eksekutif Toyota, Toyota akan mewujudkan industrialisasi baterai solid-state sulfida pada tahun 2020. Selain itu, Samsung juga telah mencapai hasil tertentu, menggunakan elektrolit padat berbasis sulfida untuk menguji coba baterai sekunder 2000mAh, 175Wh/kg laminasi all-solid.

Catl perusahaan domestik juga relatif matang dalam sulfida baterai solid-state, dan saat ini mempercepat pengembangan sulfida semua-solid-state baterai logam lithium untuk EVs. Selain itu, perlu dicatat bahwa Ganfeng Lithium baru-baru ini menyelesaikan proyek lini percontohan penelitian dan pengembangan baterai solid-state generasi pertama, dan sampelnya telah lulus inspeksi China Automobile Research Institute Automobile Inspection Center, dan proyek ini tidak memiliki preseden praktik yang sukses di Cina, yang merupakan pemimpin internasional Terobosan teknologi ini diharapkan untuk mencapai produksi massal pada tahun 2019.

Dibandingkan dengan baterai ternary, baterai solid-state memiliki begitu banyak keuntungan, mengapa mereka tidak dapat mencapai produksi massal? Kunci untuk baterai solid-state adalah bahan elektrolit solid-state. Alasan paling penting untuk kesulitan dalam pengembangan baterai solid-state pada tahap ini adalah kegagalan bahan elektrolit untuk mencapai terobosan. Tidak satu pun dari bahan elektrolit padat anorganik dan elektrolit polimer yang ada memiliki konduktivitas ionik tinggi dan kekuatan mekanis, tetapi juga memiliki sifat pemrosesan yang baik.

Masalah teknis baterai lithium daya selalu menjadi hambatan yang membatasi pengembangan kendaraan energi baru, dan kemacetan yang baterai solid-state sulit untuk menerobos juga dalam teknologi. Dalam persaingan sengit saat ini dalam industri baterai lithium daya, perusahaan yang benar-benar memiliki tertawa terakhir sering mereka yang menguasai teknologi inti. Baterai solid-state adalah arah pengembangan teknologi penting di masa depan, dan itu sudah menjadi konsensus industri. Apakah perusahaan Cina dapat memenangkan "pertempuran keras" berikutnya masih membutuhkan upaya bersama rekan-rekan di industri.