Kas ir cietvielu akumulatori?

Jau šī gada maijā daudzi plašsaziņas līdzekļi ir izteikuši ažiotāžu par 6 miljardu cietvielu bateriju projektu.

Pēc tam daži cietvielu akumulatoru uzņēmumi ir paziņojuši, ka 2027. gadā industrializēs visu cietvielu akumulatorus. Ir notikušas dažādas preses konferences, lai paziņotu, cik liels var būt enerģijas blīvums un cikla veiktspēja. Bieži var dzirdēt noteikta uzņēmuma vienas šūnas enerģijas blīvumu 700+Wh/kg.

Tātad, kas īsti ir cietvielu akumulators? Kādu līmeni tirgus šobrīd ir sasniedzis? Pēc sazināšanās ar daudziem apkārtējiem draugiem es atklāju, ka pirmais jēdziens, ko ir viegli sajaukt ar cietvielu akumulatoriem, ir daļēji ciets un pilnībā ciets.

Var teikt, ka gandrīz visi tā sauktie cietvielu akumulatori, kas šobrīd apgrozās tirgū, ir daļēji cietvielu akumulatori, tas ir, cietvielu un šķidrumu maisījums. Tomēr pēc daudzu cietvielu akumulatoru izjaukšanas tika konstatēts, ka tā saukto cietvielu un šķidruma maisījumu patiesībā ir grūti saskatīt, un tas ir gandrīz tāds pats kā šķidro akumulatoru stāvoklis. Pat ar dažiem precīziem raksturojumiem ir grūti atrast norādes.

Ir divi reprezentatīvi Ķīnas uzņēmumi: Qingtao un Weilan. Qingtao galvenā sistēma ir litija dzelzs fosfāts (protams, viņiem ir arī trīskāršā sistēma), un Weilan ir trīskāršs (protams, viņiem ir arī dzelzs litijs). Pirmā galvenokārt ir keramikas pārklājuma tehnoloģija, bet otrā tiek reklamēta kā in situ cietēšanas tehnoloģija (uzsvars tiek likts uz publicitāti). Ir teikts, ka Qingtao pašlaik apritē ir 380 Wh/kg elementi, un Weilan šobrīd pārdod 350 Wh/kg šūnas ar jaudu 110 Ah.

Kā ar visu cietvielu baterijām? Cietvielu baterijas galvenokārt iedala oksīdos, polimēros un sulfīdos (protams, ir arī halogenīdi). Spriežot pēc kopējo vadošo uzņēmumu pašreizējā attīstības statusa, viss tehnoloģiju ceļš ir sulfīds. Tā sauktais sulfīda cietvielu akumulators patiesībā ir pozitīvo un negatīvo elektrodu materiālu maisījums ar elektrolītiem un vadošām saistvielām, lai izveidotu pozitīvu elektrodu (protams, ir sausas un mitras metodes), un tad elektrolīts un neliels daudzums saistvielu sajauc, lai izveidotu plēvi (protams, ir sausas un mitras metodes). Ja tā ir mitrā metode, sulfīdu sistēma ir ļoti jutīga pret šķīdinātāju sistēmu, un, protams, ir nepieciešama īpaša saistviela. Visbeidzot, pozitīvie un negatīvie elektrodi un elektrolīta membrāna ir sakrauti slāni pa slānim, veidojot pilnībā cietvielu akumulatora elementu. Katrā no šiem procesiem ir plaisa, kas bloķē visu cietvielu bateriju industrializāciju.

Otra lieta, ko ir viegli sajaukt, ir cietvielu akumulatora=augsta drošība un augsts enerģijas blīvums

Tas ir liels pārpratums lielākajai daļai cilvēku, tostarp nozarē strādājošo. Viņi domā, ka cietvielu baterijām ir augsts enerģijas blīvums. Daudzi cilvēki ārpus nozares bieži saista savas cerības uz visu cietvielu akumulatoriem, bieži sakot: "Nebūs šķidruma, kad iznāks pilnīgi cietvielu akumulatori". Patiesībā tas tā nav. Lai saprastu šo loģiku, vispirms ir jāsāk no enerģijas blīvuma jēdziena: enerģijas blīvums=enerģija/svars, un enerģiju nosaka pats materiāls, tāpēc akumulatora elementa enerģijas blīvumu nosaka materiāla sistēma. no akumulatora.

Dzelzs-litija akumulatori šobrīd ir 180Wh/kg. Tā kā trīskāršās baterijas ir sadalītas daudzās sistēmās, to enerģijas blīvums pamatā ir 240-360 vai pat 380 Wh/kg robežās (vairāk nekā 285 Wh/kg nepieciešami materiāli uz silīcija bāzes). Protams, litija kobalta oksīda sistēmai pamatā ir vairāk nekā 200 enerģijas blīvuma. Tagad daudzas enerģijas blīvuma propagandas tirgū ir sasniegušas 450, 500, 600 vai pat 700 Wh/kg vai vairāk. Būtībā negatīvā elektroda materiāls ir litija metāls vai nav negatīva elektroda. Tas ir kopējais enerģijas blīvuma stāvoklis. Cietvielu bateriju pozitīvie un negatīvie elektrodu materiāli nav atdalīti no šķidrajām izejvielām. Tāpēc visu cietvielu akumulatoru enerģijas blīvums nebūs lielāks par šķidro akumulatoru enerģijas blīvumu.

Augstā vērtība, par kuru runā visi, patiesībā ir balstīta uz cerībām, ka pilnībā cietvielu akumulatori var izmantot litija metāla negatīvos elektrodus, lai pēc drošības problēmas atrisināšanas sasniegtu augstu akumulatora elementa enerģijas blīvumu, taču šīs grūtības nav mazākas kā problēmas atrisināšana. šķidro litija metāla akumulatoru drošības problēma. Tāpēc nevar apgalvot, ka cietvielu akumulatoru enerģijas blīvums ir zems. Gluži pretēji, no faktiskā attīstības stāvokļa visu cietvielu akumulatoru enerģijas blīvums būs zemāks. Pirmais nāk no augstas enerģijas sistēmas materiālu pielietošanas, otrs - no aktīvo materiālu īpatsvara, trešais - no elektrolīta membrānas biezuma, bet ceturtais - no problēmas, ka visi nemaksā. šobrīd tiek pievērsta liela uzmanība. Cietvielu akumulatoru darbībai ir nepieciešama augstspiediena skava. Skava palielinās elektriskās iekārtas svaru faktiskās lietošanas laikā, tādējādi zināmā mērā samazinot akumulatora elementa enerģijas blīvuma priekšrocības.

Kopumā cietvielu akumulatoriem ir ievērojami uzlabota drošība (ir faktiski veikti testi), taču kā sulfīda cietvielu akumulators ar mīkstu iepakojuma materiālu, sulfīds pats par sevi ir materiāls ar lielu drošības risku. Otrkārt, ir ierobežots arī visu cietvielu akumulatoru drošības uzlabojums. Tas pēc būtības nav drošs. Zināmā mērā tas joprojām var izraisīt akumulatora termisku noplūdi.

Iepriekš minētais ir relatīvi makroskopiska izpratne par pašreizējām cietvielu baterijām, tostarp pilnīgi cietvielu un daļēji cietvielu baterijām. Protams, ilgtermiņā viss cietais stāvoklis joprojām ir optimistisks. Ņemot vērā pašreizējo situāciju, augstas enerģijas šķidro bateriju drošības problēmu risināšanas grūtības ne vienmēr ir zemākas par grūtībām izstrādāt jaunas paaudzes augstas drošības pilnīgi cietvielu akumulatorus. Es uzskatu, ka ar kopīgiem augšupējo un pakārtoto rūpniecības ķēžu pūliņiem mēs varam izlauzties cauri status quo un realizēt revolūciju.

Piezīme. Lielākā daļa šajā vietnē atkārtoti izdrukāto rakstu ir savākti no interneta. Rakstu autortiesības pieder sākotnējam autoram un sākotnējam avotam. Rakstā sniegtie viedokļi ir paredzēti tikai kopīgošanai un saziņai. Ja rodas kādas ar autortiesībām saistītas problēmas, lūdzu, dariet man zināmu, un es to risināšu savlaicīgi.