Mae delfrydau yn disgleirio i realiti: bydd batris holl-solet-wladwriaeth yn cael eu masgynhyrchu

Yn erbyn cefndir trawsnewid ynni byd -eang, mae technolegau ynni newydd yn datblygu'n gyflym. Mae batris holl-solid-wladwriaeth, fel technoleg batri cenhedlaeth nesaf addawol iawn, yn dod yn ganolbwynt i'r diwydiant yn raddol. Yn ddiweddar, mae awtomeiddwyr fel Changan Automobile a BYD wedi cyhoeddi amserlen gosod batris holl-solid-wladwriaeth, gan nodi bod y broses fasnacheiddio batris holl-solid-wladwriaeth yn cyflymu.

Mae batris holl-solid-wladwriaeth yn cyfeirio at fatris lithiwm-ion sy'n defnyddio electrolytau cyflwr solid. O ran egwyddorion gweithio, nid ydynt yn wahanol i fatris lithiwm traddodiadol, ond mae eu electrolytau craidd, cyflwr solid, yn rhoi llawer o fanteision iddynt dros fatris lithiwm hylif traddodiadol.

O ran perfformiad diogelwch, mae electrolyt batris lithiwm hylif traddodiadol yn fflamadwy ac yn gyfnewidiol, sy'n achos pwysig o danau cerbydau trydan a hyd yn oed ffrwydradau. Nid yw'r electrolyt solet a ddefnyddir mewn batris cyflwr holl-solid yn fflamadwy, sy'n lleihau'r risg o hylosgi a ffrwydrad batri yn fawr, ac yn gwella diogelwch yn fawr. Er enghraifft, gall rhai batris cyflwr solid wrthsefyll tymereddau uchel o 1, 000 gradd a gallant barhau i gyflenwi pŵer hyd yn oed os yw cornel yn cael ei thorri.

O ran dwysedd ynni, mae manteision amlwg i fanteision amlwg. Mae dwysedd ynni batris lithiwm traddodiadol wedi mynd at dagfa yn raddol. Dwysedd egni batris ffosffad haearn lithiwm yw 150-210 WH/kg, ac mae terfyn uchaf batris lithiwm teiran tua 350Wh/kg. Disgwylir i ddwysedd ynni batris holl-solid-wladwriaeth gyrraedd mwy na 500Wh/kg. Er enghraifft, gall dwysedd ynni batri Jinzhongzhao holl-solid a ddatblygwyd gan Changan Automobile gyrraedd 400Wh/kg, ac mae'r ystod fordeithio yn fwy na 1,500 cilomedr pan fydd wedi'i wefru'n llawn, sy'n lleddfu'r pryder amrediad yn fawr. Ar yr un pryd, gall electrolytau solet wrthsefyll folteddau uwch, a gellir lleihau cyfaint y batri ymhellach, sy'n gwella'r cyflymder gwefru'n fawr, a disgwylir iddo gyflawni ystod fordeithio o 1, 000 cilometr ar ôl gwefru am 10 munud.

O ran sefydlogrwydd beiciau a pherfformiad tymheredd uchel ac isel, mae batris holl-solid-wladwriaeth hefyd yn perfformio'n dda. Gall ei fywyd beicio gyrraedd mwy na 10, 000 gwaith, sy'n llawer uwch na batris lithiwm teiran a batris ffosffad haearn lithiwm, a gall gynnal perfformiad da mewn amgylcheddau tymheredd uchel ac isel, gan ddatrys y broblem o wefru araf a cholli pŵer cyflym batris lithiwm traddodiadol mewn tymereddau isel mewn gaeaf.

Ar hyn o bryd, mae tri llwybr technegol prif ffrwd ar gyfer batris cyflwr solid: polymerau, ocsidau a sylffidau.

Mae electrolytau polymer yn perthyn i'r categori electrolytau organig. Maent yn hyblyg, mae ganddynt briodweddau mecanyddol da, maent yn hawdd eu prosesu ac yn ffurfio, maent yn gydnaws iawn â phrosesau cynhyrchu electrolyt hylif presennol, maent yn hawdd eu paratoi ffilmiau tenau ar raddfa fawr, ac wedi cyflawni cynhyrchu màs ar raddfa fach. Fodd bynnag, mae eu dargludedd yn isel ar dymheredd yr ystafell, fel arfer rhwng 10⁻⁷ a 10⁻⁴s/cm, ac mae angen eu cynhesu i uwch na 60 gradd i weithio'n iawn. Mae ganddyn nhw ffenestr electrocemegol gul a sefydlogrwydd thermol cymharol wael.

Mae electrolytau ocsid yn sefydlog mewn aer, mae ganddynt sefydlogrwydd thermol rhagorol, gallant wrthsefyll tymereddau uchel uwch na 600 gradd, bod â chryfder mecanyddol uchel, gallant i bob pwrpas atal tyfiant dendrites lithiwm, ac maent yn addas ar gyfer deunyddiau electrod positif foltedd uchel fel deunyddiau teiran uchel-nicel. Mae'r gost a'r anhawster Ymchwil a Datblygu yn gymharol isel. Fodd bynnag, mae ganddo hefyd y broblem o ddargludedd ïonig isel. Mae'r dargludedd ar dymheredd yr ystafell yn gyffredinol rhwng 10⁻⁶ a 10⁻³s/cm, y mae angen ei wella trwy sintro tymheredd uchel neu ychwanegu electrolytau hylif, ac mae'r rhwystriant rhyngwyneb gyda'r electrod yn uchel, gan arwain at fywyd beicio byr.

Mae gan electrolytau sylffid berfformiad rhagorol a'r dargludedd ïonig uchaf. Gall y dargludedd ar dymheredd ystafell gyrraedd 10⁻²s/cm, sy'n agos at lefel yr electrolytau hylif. Maent yn cefnogi cyhuddo a rhyddhau cyflym, ac mae'r dwysedd ynni damcaniaethol yn fwy na 500Wh/kg. Maent yn gydnaws ag electrodau negyddol metel lithiwm, mae ganddynt sefydlogrwydd thermol da, maent yn feddal o ran gwead, ac mae ganddynt blastigrwydd cryf. Fodd bynnag, mae ganddynt sefydlogrwydd cemegol gwael ac maent yn hawdd eu hymateb â lleithder ac ocsigen yn yr awyr i gynhyrchu nwy hydrogen sylffid gwenwynig. Maent yn anodd eu paratoi ac mae ganddynt gostau cynhyrchu uchel.

Yn fyd-eang, mae llawer o gwmnïau wedi buddsoddi mewn ymchwil a datblygu a chynhyrchu batris holl-solid-wladwriaeth ac wedi cyflymu eu cynllun. Dechreuodd awtomeiddwyr Japaneaidd yn gynnar wrth ymchwilio a datblygu batris cyflwr solid.
Dechreuodd Toyota Motors ymchwil a datblygu batri cyflwr solid mor gynnar â 2006, ac yn ddiweddar cyhoeddodd y bydd yn cychwyn cynhyrchu treialon ar raddfa fach yn 2026 a chynhyrchu màs ar ôl 2030;
Cyhoeddodd Honda Motors y bydd yn dechrau cynhyrchu treial batris holl-solid-wladwriaeth ar gyfer cerbydau trydan pur ym mis Ionawr 2025; Mae Nissan yn bwriadu dechrau cynhyrchu batris cyflwr solid yn ei ffatri Yokohama eleni, a lansio cerbydau trydan sydd â batris holl-solid-wladwriaeth erbyn 2028.

Mae cwmnïau Tsieineaidd hefyd yn anfodlon llusgo ar ei hôl hi. Mae CATL wedi adeiladu llinell gynhyrchu beilot ar gyfer batris cyflwr holl-solid ac ar hyn o bryd mae'n cynnal optimeiddio prosesau a gwirio cynnyrch. Disgwylir iddo gynhyrchu batris holl-solid-wladwriaeth ar raddfa fach yn 2027.

Dechreuodd BYD ymchwil a datblygu batris holl-solet-wladwriaeth yn 2013 ac mae wedi dechrau gwirio dichoniad diwydiannu batri cyflwr solid, gan gwmpasu datblygiadau technoleg deunydd allweddol, datblygu system celloedd batri ac adeiladu llinell gynhyrchu. Disgwylir iddo ddechrau arddangos màs a gosod batris holl-solid-wladwriaeth yn 2027 a chyflawni masnacheiddio ar raddfa fawr ar ôl 2030.

Mae Changan Automobile yn bwriadu lansio 8 cell batri hunanddatblygedig, gan gynnwys hylif, lled-solet a solet, erbyn 2030, i lansio prototeipiau swyddogaethol yn 2025, ac i fasgynhyrchu batris tal-wladwriaeth yn raddol yn 2027.

Cyhoeddodd Gac Aion y bydd yn cyflawni cynhyrchu màs a gosod batris holl-solid-wladwriaeth yn 2026, ac y bydd yn cael ei osod yn gyntaf yn ei frand pen uchel Haobo;

Mae Chery Automobile yn bwriadu gosod batri holl-solid-wladwriaeth yn 2026 a chynhyrchu màs ar raddfa fawr yn 2027;

Cyhoeddodd SAIC Group y bydd batris holl-solet-wladwriaeth yn cael eu masgynhyrchu a'u danfon yn 2026, a bydd ceir newydd Zhiji sydd â batris cyflwr holl-solid yn cael eu masgynhyrchu a'u danfon yn 2027.

O safbwynt cyffredinol y diwydiant, mae'r gadwyn diwydiant batri cyflwr solid yn debyg i gadwyn batris hylif, sy'n cwmpasu cyflenwad deunydd crai i fyny'r afon, deunyddiau batri canol-ffrwd a gweithgynhyrchu, ac ardaloedd ymgeisio i lawr yr afon. Mae'r i fyny'r afon yn bennaf yn darparu adnoddau metel fel lithiwm, cobalt, a nicel, yn ogystal â deunyddiau craidd ar gyfer electrolytau cyflwr solid. Mae ganddo ddibyniaeth gref mewn adnoddau, rhwystrau technegol uchel, a chrynodiad uchel yn y farchnad. Y Midstream yw cyswllt craidd ymchwil a datblygu a gweithgynhyrchu batri. Arloesi technolegol yw'r grym gyrru allweddol, ond mae'n wynebu problemau prosesau cymhleth a phwysau cost uchel. Mae'r meysydd cymwysiadau i lawr yr afon yn eang, gan gwmpasu cerbydau ynni newydd, storio ynni, electroneg defnyddwyr a meysydd eraill, gyda chefnogaeth bolisi gref a photensial enfawr i'r farchnad.

Er bod gan fatris holl-solid-wladwriaeth ragolygon eang, maent yn dal i wynebu sawl her ar y ffordd i gynhyrchu màs masnachol.

Ar y lefel dechnegol, er bod rhywfaint o gynnydd wedi'i wneud mewn electrolytau solet, deunyddiau electrod positif a negyddol, ac ati, mae rhai problemau gwyddonol sylfaenol a phroblemau technegol peirianneg sylfaenol y mae angen eu datrys ar frys. Er enghraifft, sut i wella dargludedd ïonig electrolytau solet ymhellach, gwella eu cydnawsedd â metel lithiwm a deunyddiau electrod ynni penodol uchel, ac adeiladu rhyngwyneb solid-solid solid cydnaws a sefydlog. Mae gan wahanol lwybrau technegol eu diffygion eu hunain hefyd, megis sefydlogrwydd cemegol gwael ac anhawster paratoi electrolytau sylffid, a dargludedd ïonig isel electrolytau ocsid. Mae'r problemau hyn yn gofyn am fuddsoddiad Ymchwil a Datblygu parhaus i'w goresgyn.

Mae cost hefyd yn ffactor pwysig sy'n cyfyngu ar gymhwysiad batris holl-solid-wladwriaeth ar raddfa fawr. Ar hyn o bryd, mae cost monomerau batri hylif lithiwm-ion tua 0. 5 yuan yr awr wat, tra bod cost faterol batris cyflwr solid yn fwy na 2 yuan yr awr wat heb gynhyrchu màs ar raddfa fawr. Mae cost faterol pecyn batri 100- cilowat-awr yn unig yn fwy na 200, 000 yuan, sy'n llawer uwch na'r batris hylif presennol. Gan gymryd batris cyflwr solid sylffid fel enghraifft, mae'r indium metel prin sy'n ofynnol ar gyfer ei gynhyrchu yn ddrud, ac mae paratoi rhagflaenwyr lithiwm sylffid yn anodd ac yn gostus, sy'n arwain at gost gyffredinol uchel batris.

Ar lefel y farchnad, mae angen rhywfaint o amser ar fatris cyflwr solid, fel cynhyrchion newydd, i ennill cydnabyddiaeth a derbyniad y farchnad. Er bod ganddynt fanteision o ran dwysedd ynni a diogelwch, mae lle i wella o hyd o'i gymharu â batris lithiwm traddodiadol o ran bywyd beicio. Yn ogystal, er bod rhai cwmnïau wedi cyflawni sampl swp bach, nid ydynt wedi ffurfio gorchmynion sefydlog eto, ac mae ansicrwydd yn y rhagolygon cais gwirioneddol.

Gan edrych i'r dyfodol, mae disgwyl i fatris holl-solet-wladwriaeth chwarae rhan bwysig mewn sawl maes. Ym maes cerbydau ynni newydd, bydd yn gwella ystod fordeithio, diogelwch a chyflymder gwefru'r cerbyd yn sylweddol, yn hyrwyddo'r diwydiant cerbydau ynni newydd i lefel uwch, ac yn cyflymu trawsnewid trydaneiddio'r diwydiant modurol.

Ym maes storio ynni, mae dwysedd ynni uchel a nodweddion oes beicio hir batris holl-solid-wladwriaeth yn eu galluogi i storio trydan yn fwy effeithlon, cydbwyso cyflenwad a galw trydan, a darparu cefnogaeth gref i fynediad ar raddfa fawr a gweithrediad sefydlog ynni adnewyddadwy.

Ym maes electroneg defnyddwyr, gall batris holl-solid-wladwriaeth wneud dyfeisiau'n deneuach ac yn fwy gwydn, a gwella profiad y defnyddiwr.

Gyda datblygiad parhaus technoleg a datblygiad y diwydiant, bydd perfformiad batris holl-solid-wladwriaeth yn parhau i wella, a disgwylir i'r gost ostwng yn raddol. Bydd buddsoddiad parhaus ac Ymchwil a Datblygu llawer o gwmnïau, yn ogystal â hyrwyddo arloesedd cydweithredol rhwng diwydiant, y byd academaidd ac ymchwil, yn cyflymu datblygiad arloesol technolegol a masnacheiddio batris holl-solid-wladwriaeth. Ar lefel polisi, mae llywodraethau gwahanol wledydd yn cynyddu eu cefnogaeth yn gyson ar gyfer technolegau ynni newydd, a fydd hefyd yn creu amgylchedd polisi da ar gyfer datblygu'r diwydiant batri holl-solid-wladwriaeth.

Fel uchelfannau allweddol y gystadleuaeth am dechnoleg batri cenhedlaeth nesaf, mae batris holl-solid-wladwriaeth yn wynebu sawl her fel technoleg, cost a marchnad, ond mae ganddyn nhw ddyfodol disglair. Yn y don o drawsnewid ynni byd-eang a chynnydd technolegol, mae disgwyl i fatris holl-solid-wladwriaeth ddod yn rym craidd i hyrwyddo trawsnewid storio ynni a thywysydd mewn oes newydd o storio ynni.