Virta-akku sähköautoteollisuuden virkistämiseksi?

Japanilainen Nikkei Shimbun raportoi 9. joulukuuta, että Toyota kehittää puolijohdeakkua, joka voi ajaa 500 kilometriä ladattuna ja kestää 10 minuuttia täyteen latautumiseen, joka on vähintään kaksi kolmasosaa vähemmän kuin perinteiset sähköajoneuvot. Toyotasta odotetaan tulevan maailman ensimmäinen massatuotannossa olevien puolijohdeakkujen valmistaja, ja se tuo markkinoille prototyyppiajoneuvot ensi vuonna.

Toyotan uutisten lisäksi Volkswagenin ja Bill Gatesin yhteisesti sijoittama QuantumScape julkaisi myös uuden puolijohdeakkuteknologian, joka pystyy lataamaan 80 % 15 minuutissa, lisäämään energiatiheyttä 50 % ja kestämään laajemman valikoiman akkuja. lämpötiloissa, jopa -30 ℃. Volkswagen sanoi, että sen tavoitteena on saada uusi akkutuotantolinja vuoteen 2025 mennessä.

Joten, mitä eroa on solid-state-akulla ja perinteisellä akulla?

Perinteinen litiumakku: se koostuu positiivisesta elektrodista, kalvosta ja negatiivisesta elektrodista ja täytetty sitten elektrolyytillä.

Puolijohdeakku: Litiumakku käyttää kiinteää elektrolyyttiä, ja elektrolyyttimateriaali määrää suurelta osin solid-state-litiumpariston suorituskyvyn.

Suurin ero näiden kahden välillä on, että solid-state-akussa oleva elektrolyytti on kiinteää, mikä tarkoittaa, että positiivisen ja negatiivisen elektrodin välisen litiumionien siirtymisen väliaine muuttuu nesteestä kiinteäksi. Katodimateriaalien jatkuvalla päivityksellä kiinteä elektrolyytti voi parantaa koordinaatiota, mikä parantaa akkujärjestelmän energiatiheyttä.

Puolijohde-akun edut.

Kiinteän elektrolyytin käytön ansiosta perinteisiin litiumakkuihin verrattuna kiinteillä akuilla on palamattomuus, korkean lämpötilan kestävyys, korroosionkestävyys, haihtumattomuus, alhainen palovaara ja korkea energiatiheys.

Solid-state-akun teollistaminen.

Solid state -akkua pidetään viimeisenä ratkaisuna akun energiatiheyden ja kestävyyden aiheuttamaan ahdistukseen. Solid-state-akulla on monia etuja, mutta sitä ei ole käytetty laajalti sen korkeiden kustannusten ja alhaisen tuotantokapasiteetin vuoksi.

Solid-state-akkujen kaupallistaminen ei välttämättä ole niin nopeaa kuin ihmiset luulevat. Vuonna 2019 Ningde Times kertoi sitoutuneensa kaikkien solid-state-akkujen kehittämiseen ja tuottaneensa näytteitä, mutta niiden täydellinen kaupallistaminen vie 10 vuotta, mikä tarkoittaa, että ne ovat kaukana laajamittaisesta tuotannosta.

SSD-akun käyttöaikataulu on ennustettu.

-2021 tulee olemaan solid-state-akkumarkkinoiden itämisaika. Asiaankuuluvaa tuotesuunnittelua sekä tutkimus- ja kehitystyötä tehdään, ja markkinoita hallitsevat edelleen kolmiosaiset akut.

-Vuodesta 2021-2025 puolijohdeakut siirtyvät sovelluksen alkuvaiheeseen, jolloin akkujen energiatiheys on 300-500Wh/kg, ja pieni määrä huippuluokan sähköajoneuvoja varustetaan puolijohdeakuilla.

-Vuodesta 2025 vuoteen 2030 tai vielä kauemminkin markkinat ovat todella kypsät, solid-state-akkujen energiatiheys ylittää 500Wh/kg ja suurtuotanto on todella suosittua.

Yleisesti ottaen kaikki solid-state-akut, erityisesti suurivirtaisiin sovelluksiin, kuten autoihin, tarkoitetut akut ovat kaukana teollistumisen mittakaavasta ja vaativat lisäpäivitystä ja kustannusten hallintaa.

Miksi jotkut ihmiset sanovat, että massatuotanto on välitöntä, kun taas toiset sanovat, että siihen menee 10 vuotta?

Kuten saatat arvata, tällä hetkellä massatuotantoon mainostetut "solid state -akut" eivät ole kaikki solid-state-akkuja, vaan puolisolid state -akkuja.

Puolikiinteissä akuissa on yleensä kiinteä elektrolyytti toisella elektrodilla ja nestemäinen elektrolyytti toisella. Monet ihmiset, jotka kokeilevat puolikiinteitä akkuja, ovat nopeaan kaupalliseen käyttöön. Esimerkiksi Toyota on asettanut tavoitteekseen kehittää kaikki kiinteät akut raitiovaunuihin, mutta sanoo aloittavansa vähitellen "puolikiinteillä" akuilla.

Kun Ning De sanoi, että suuren mittakaavan tuotantoon kuluisi 10 vuotta, hän tarkoitti kaikkia solid-state-akkuja, ja se oli tavoite.

Ovatko Toyotan ja QuantumScapen solid-state-akut uhka startupeille?

Solid-state-akkujen kehittämisen näkökulmasta.

Akkuteknologian innovaatioita Euroopan ja Amerikan maissa johtavat pääasiassa startupit. Koska pienet yritykset ovat vastuussa innovaatioista Euroopan ja Amerikan maissa ja suuret yritykset ratkaisevat innovaatioongelmia fuusioiden ja yritysostojen kautta, ei ole tarvetta tutkia laajasti.

Japania hallitsevat perinteiset auto- ja koneyritykset, koska japanilaiset perinteiset yritykset ovat hyvin tulevaisuuteen katsovia ja haluavat kokeilla mitä tahansa uutta teknologiaa.

Kiina tuli solid-state-akkujen alalle suhteellisen myöhään. Uskomme kuitenkin, että solid-state-akut eivät ole niin vaikuttavia kuin media kuvailee. Vaikka tutkimus- ja kehitystyössä olisikin 1-2 vuoden tauko, se ei riitä kaatamaan päävoimaakkuyhtiön asemaa.

Ensinnäkin, kun litiumparistot yleistyvät, ne paranevat nopeasti. Nykyinen nestemäinen versio, tai, paranee edelleen, varsinkin jos saat 30% parannuksen joka vuosi, 5 vuotta, 10 vuotta, parantunut akun hyötysuhde on samanlainen kuin solid-state-akussa.

Toiseksi innovatiivinen solid-state-akkuteknologia voidaan helposti integroida yrityksiin. Puolijohdeakku on myös litiumakun reitti. Litiumpariston reitillä johtavat yritykset voivat helposti kerätä nämä parannetut tekniikat. Uuden akkuteknologian läpimurtoa varten tehtaan rakentamisen kynnys ja riski ovat erittäin korkeat, joten monet ihmiset myyvät teknologiaa johtaville yrityksille, jotka voivat nopeasti laajentaa mittakaavaa. Solid-state-akun suhteellinen teknologiavaje on pieni, ja suuren erän etu on selvästi tärkeämpi puolijohde-akun kaupallistamisessa.