Шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн хатуу төлөвт батерейны хөгжлийн хэтийн төлөв

Хатуу төлөвт батерей нь сэргээгдэх эрчим хүчний салбарын хөгжүүлэгчид болон хөрөнгө оруулагчдын анхаарлын төвд орж ирсэн бөгөөд энэ нь эрчим хүчний хуримтлалын ирээдүйд өөрчлөх нөлөө үзүүлэх болно. Энэхүү шинэлэг батерейны технологи нь электродуудын хооронд ионы дамжуулалтыг хөнгөвчлөхийн тулд хатуу электролитийг ашигладаг бөгөөд үүнийг уламжлалт шингэн эсвэл гель полимер электролит дээр суурилсан батерейгаас ялгадаг. Энэ оны эхнээс хатуу төлөвт батерейнууд ихээхэн анхаарал хандуулж, их хэмжээний хөрөнгө оруулалт хийсэн нь үйлдвэрлэлийн хүчин чадал, судалгааны үйл ажиллагаа эрчимтэй өргөжсөнөөс харагдаж байна.

Хатуу төлөвт батерейны гол давуу талуудын нэг нь аюулгүй байдлын өндөр үзүүлэлт юм. Шингэн электролитээс ялгаатай нь шатамхай, гоожих хандлагатай байдаг тул хатуу электролит нь дулааны тогтвортой байдал, шатамхай бус, маш сайн тусгаарлагч шинж чанартай байдаг. Энэ нь цахилгаан тээврийн хэрэгсэл (EV) болон бусад хэрэглээний аюулгүй байдлын сайжруулсан функцүүдийн өсөн нэмэгдэж буй эрэлт хэрэгцээнд нийцүүлэн хатуу төлөвт батерейг илүү аюулгүй хувилбар болгож байна.

Түүнээс гадна хатуу төлөвт батерейнууд нь эрчим хүчний нягтралыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх чадвартай. Шингэн лити-ион батерейны одоогийн хязгаарлалт нь эрчим хүчний нягтралын онолын дээд хязгаарт ойртож байгаа нь шинэлэг шийдлүүдийн хэрэгцээг бий болгож байна. Хатуу төлөвт батерейнууд нь электродын материал болон батерейны бүтцийг хоёуланг нь сайжруулснаар нэг кг тутамд 500 ватт-цагаас (Вт.цг/кг) давсан эрчим хүчний нягтралд хүрч, өнөөгийн технологийн эрчим хүчний нягтын саадыг даван туулж чадна.

Лабораторийн судалгаанаас туршилтын үйлдвэрлэл рүү шилжиж, хэд хэдэн тэргүүлэгч батерей үйлдвэрлэгчид хатуу төлөвт батерей үйлдвэрлэх төлөвлөгөөгөө зарлаж байна. Жишээлбэл, Contemporary Amperex Technology Co. Limited (CATL) хатуу төлөвт батерейны хөрөнгө оруулалтыг нэмэгдүүлж, 2027 он гэхэд жижиг хэмжээний үйлдвэрлэлд чиглэхээр төлөвлөж байгаагаа мэдэгдэв. Үүний нэгэн адил Sunwoda 2015 оноос хойш хатуу төлөвт батерейг хөгжүүлж, 400 Вт/кг батерей, секундэд 5 Вт/кг хүчин чадалтай нэгдүгээр үеийн батерейнууд дээр ажиллаж байна.

Хатуу төлөвт батерейны зах зээл мэдэгдэхүйц өсөх хандлагатай байгаа бөгөөд томоохон хэмжээний арилжааны ажил 2026 оноос эхлэх боломжтой гэж тооцоолж байна. 2030 он гэхэд хатуу төлөвт батерейны дэлхийн тээвэрлэлт 614.1 гигаватт-цагт (ГВт цаг) хүрч, нийт зах зээлийн нийт зах зээлийн 10%-ийг эзэлнэ гэж таамаглаж байна. 250 тэрбум. Энэхүү зах зээлийн хурдацтай тэлэлт нь хатуу төлөвт батерейны өвөрмөц шаардлагыг хангахын тулд давтагдах шинэчлэлтийг хийгдэж байгаа электролит, катод, анод зэрэг материаллаг системийн дэвшлээс үүдэлтэй юм.

Технологийн хувьд хатуу төлөвт батерейг полимер, исэл, сульфид гэсэн гурван үндсэн төрөлд ангилж болно. Полимер дээр суурилсан хатуу төлөвт батерейнууд нь хамгийн боловсронгуй технологитой боловч гүйцэтгэлийн дээд хязгаарыг даван туулахад хэцүү байдаг. Оксид суурилсан батерей нь тэнцвэртэй гүйцэтгэлийг санал болгодог боловч үйлдвэрлэлийн өртөг өндөр байдаг. Харин сульфид дээр суурилсан батерей нь арилжааны өндөр чадавхийг харуулдаг боловч судалгааны томоохон сорилтуудыг дагуулдаг. Электродын материалын хувьд цахиурт суурилсан анодууд нь богино болон дунд хугацааны шийдэл байдаг бол литийн метал нь хатуу төлөвт батерейны анодын эцсийн зорилго гэж үздэг.

Дэлхийн улс орнуудын засгийн газрууд ч бодлогын урамшуулал, санхүүжилтээр хатуу төлөвт батерейны технологийг хөгжүүлэхийг дэмжиж байна. Сульфид дээр суурилсан хатуу электролитийн судалгааг эрт эхлүүлсэн Япон улс тэргүүлэх байр суурийг эзэлдэг. АНУ-д Solid Power, Quantum Scape, Factorial Energy зэрэг стартапууд инновацийг хөгжүүлж, үйлдвэрлэлийн цар хүрээг нэмэгдүүлэхийн тулд Европын автомашин үйлдвэрлэгчидтэй хамтран ажиллаж байна. Хятад улс цахилгаан машин үйлдвэрлэгчид, батарей үйлдвэрлэгчид, стартапууд, материал нийлүүлэгчид зэрэг олон төрлийн оролцогчидтой бөгөөд хатуу төлөвт батерейны иж бүрэн экосистемийг бий болгодог.

Дүгнэж хэлэхэд сэргээгдэх эрчим хүчний салбарын хатуу төлөвт батерейны хэтийн төлөв ирээдүйтэй байна. Технологийн томоохон дэвшил, хөрөнгө оруулалт нэмэгдэж, засгийн газрын бодлогыг дэмжсэнээр хатуу төлөвт батерейнууд нь эрчим хүчний хуримтлалыг өөрчлөхөд бэлэн болж, зах зээлийн хувьсан өөрчлөгдөж буй хэрэгцээг хангахуйц аюулгүй, өндөр эрчим хүчний нягтралтай шийдлүүдийг санал болгож байна.