Katı hal pilleri yeniden keşfetmek

Katı hal pilleri: malzeme sistemlerinin ötesinde

SAIC qingtao'nun genel müdürü Dr. Li Zheng, kasım ayında 2023 gelişmiş lityum pil yıllık konferansında karşıt bir bakış açısı sunarak önceki endüstri konsensüsüne meydan okudu.

Uzun bir süre için, katı hal pilleri, güvenlik endişelerini gidermek ve lityum iyon pillerde enerji yoğunluğunu arttırmak için ideal bir çözüm olarak kabul edilmiştir. Başlangıçta, katı hal pillerin geliştirilmesi, endüstrideki en yüksek kapasiteli pozitif ve negatif elektrot malzemelerini seçerek, ayırıcı ve elektrolitin katı hal elektrolit ile değiştirilmesini sağladı.

Özellikle 2023 yılında, pil homojenliği ciddi aşırı kapasiteye ve güç pil teknolojisine sahip, kapsamlı bir yükseltme noktasına ulaşan, araçlar için katı hal pilleri ve sürekli kapasite planlaması sık sık tartışıldı, yüksek pazar beklentileri üretmek.

Ancak, aşırı endüstri beklentileri riski konusunda dikkatli olmak önemlidir.

Li Zheng, sektördeki katı hal pilleri hakkında hala yanlış bir açıklama olduğunu ve bunları sadece bir malzeme açısından anlamanın eksik olduğunu belirtti. “Katı hal pillerinin sanayileşmesi, malzeme sistemlerinden pil yapılarına, teknolojiyi işlemek için kapsamlı bir yükseltme içerir.”

Şu anda, katı hal pilleri için malzeme sistemi henüz kurulmadı ve üretim hattı ekipmanı tam olarak donatılmadı ve katı hal pil endüstrisi zinciri içinde kaotik bir duruma neden oldu.

Pazar göz önüne alındığında, katı hal pilleri için elektrifikasyon pazarının odağı, uygulamanın eşiğinde olan ürünlere ön uç teknoloji düzeninden kaymıştır. Bu bağlamsal değişim ışığında, katı hal pillerinin yeniden değerlendirilmesi, endüstri stratejilerinin ayarlanmasında ilk adım haline gelir.

Katı hal pilleri yeniden birleştirmek

Li Zheng, katı hal pillerinin katı-sıvı malzeme sisteminin sınırlamalarına bir çözüm sunduğunu vurguladı.

Sıvı pillerin geliştirilmesine baktığımızda, PC, EC ve DMC gibi çözücülere dayanan elektrolit sistemi ticarileşmenin erken aşamalarından beri kullanılıyor. Bu süreç boyunca, pil performansı sürekli olarak iyileştirildi, çevrim ömrü ilk 50 döngüden on binlerce döngüye yükseldi. Katkılar elektrolitlere sürekli olarak dahil edilmiştir ve hem pozitif hem de negatif elektrot malzemeleri katı-sıvı arayüzünü dengelemek için yüzey işlemlerine tabi tutulmuştur.

Genel olarak, katı-sıvı pil sisteminin geliştirilmesi bir katkı yaklaşımı izlemiştir. Bununla birlikte, bu geliştirme mantığı, pil malzemelerinin uygulanmasına da kısıtlamalar getirmiştir. Silikon bazlı/lityum metal negatif elektrotlarla eşleştirilen yüksek nikel üçlü pozitif elektrotların “sabit deseninden” ayrılabilirsek, katı hal pillerin kapsamlı yükseltmesi muazzam bir potansiyele sahiptir.

Li Zheng, katı hal pillerinin avantajlarının sıvı bir sistemin yokluğunda olduğunu belirtti. Bu, pozitif elektrot malzemelerinin 4.2V platformunun ötesine geçmesini sağlar ve yüksek manganese lı malzemeler, manganez çözünmesi endişesi olmadan kullanılabilir. Ek olarak, süreç adımları azaltır, genel süreci basitleştirir ve enerji verimliliğini artırır.

Arayüz zorlukları ve endüstri zinciri boşlukları

Katı hal pillerin potansiyeline çekirdek teknolojideki zorluklar ve endüstri gelişimini desteklemektedir.

Katı-katı arayüzlerin sorunu, sanayileşme yolunda önemli bir engel oluşturur. Bu arayüzler hem fiziksel hem de kimyasal kontakları içerir ve elektriksel iletkenlik arasındaki doğru dengeyi bulmak, yan reaksiyonları azaltmak ve impedance dansını düşürmek, endüstri için önemli bir odak noktası olmaya devam eder.

Ticari olarak çeşitli çözümler araştırılıyor ve katı hal elektrolitleri için farklı teknik yolların ortaya çıkmasına yol açıyor. Li Zheng, düşük maliyet ve mükemmel süreç uyumluluğu sunduğundan, sülfür rotasına ek olarak, klchloride rotasına dikkat etmeyi önerir.

Endüstri zincirindeki boşlukları kapatmak ve teknolojik atılımları ilerletmek el ele ilerlemelidir. Dr. Li Zheng, katı hal pil endüstrisi zincirinde mevcut momentum, malzeme ve süreç teknolojisini vurgulamaktadır.

Otomobil üreticileri, yaygın bir yanlış anlamadan dolayı katı hal pilleri geliştirmek için yeterli motivasyona sahip değildir. Katı hal pilleri hala göze çarpmıyorOtomotiv uygulamaları için geleneksel lityum iyon pillere kıyasla maliyet ve performans açısından ng.

Katı hal pil sistemindeki yeni malzeme endüstrisi ölçeği küçüktür ve yüksek manganese lı pozitif elektrotların ve katı hal elektrolitlerinin temini talebi karşılamaz. Lityum içeren negatif elektrotların geliştirilmesinde ilerleme de yavaştır.

Süreç teknolojisi geliştirme, katı hal pillerinin yeni malzeme sistemindeki değişikliklerin arkasında kalıyor. Kuru pozitif elektrotlar gibi yenilikçi işlemler, henüz üretim gereksinimlerini karşılamıyor.

Katı hal pillerin endüstriyel gelişimi ilerledikçe, üretim hatlarının iterasyon ve yenilenmesi derecesi sürekli olarak artacak ve pil maliyetlerinde kademeli bir azalmaya yol açacaktır.

Yarı katı hal aşamasında, üretim hattı ekipmanlarının % 30% 'i yenilenir ve maliyetler karşılaştırılabilir hale gelir

Comp bağlamında katı hal pilleri

Piyasa, kapsamlı elektriklemenin daha geniş hedefine ulaşmak için yeni nesil güç pillerini arıyor. Bu hedef, elektrikli araçların pazar penetration syonunu tanıtmanın ötesine geçiyor ve kara, deniz ve hava dahil olmak üzere çeşitli alanlardaki elektriği kapsamaktadır.

Kapsamlı elektrifikasyon dönemi güç pilleri için hangi yeni gereksinimleri oluşturuyor? Li Zheng, bu dönemde kazananların “çok ileri” olan tek bir teknolojiye sahip olmadıklarına, “all-around champions” ve “polygon warriors” olanlara inanmaktadır.

SAIC group'un dahili batarya değerlendirme sistemi 20'den fazla gösterge içerir, ancak maliyet, güvenlik, performans ve dayanıklılık gibi temel yönlere özetlenebilir.

SAIC qingtao'nun kendi katı hal bataryasına odaklanması da sekiz boyutta kapsamlı gelişmeyi teşvik edecek: hücre maliyeti, termal kararlılık, enerji yoğunluğu, tutarlılık, şarj performansı, düşük sıcaklık performansı, çevrim ömrü ve takvim ömrü. Sıvıdan yarı katıya tam katı duruma dönüşen pil ürünleri, piyasadaki çeşitli ideal göstergeleri yavaş yavaş karşılayacaktır.

Gelişmiş lityum pil başkanı Dr. Zhang Xiaofei, pil ürün geliştirmesindeki maliyete öncelik verme eğiliminin dikkatli bir şekilde yaklaşması gerektiğine işaret ediyor. Düşük uç kapasiteye etkin olmayan yatırımları önlemek ve bunun yerine katı hal pilleri ve kuru elektrot teknolojilerini de içeren yeni nesil pil teknolojilerini geliştirmeye odaklanmak gereklidir. Endüstriyi yuvarlanmadan genişlemeye çevirmek.