Razvojne možnosti za trdne baterije za nova energetska vozila

Trdne baterije so postale ključno področje osredotočenosti za razvijalce in vlagatelje v sektorju obnovljivih virov energije, kar je obljubljalo transformativni vpliv na prihodnost shranjevanja energije. Ta inovativna tehnologija akumulatorja uporablja trdne elektrolite, da olajša ionsko prevodnost med svojimi elektrodami, pri čemer jo razlikuje od tradicionalnih tekočih ali gel polimernih baterij na osnovi elektrolitov. Od začetka letošnjega leta so v trdnih baterijih pritegnile veliko pozornosti in velike naložbe, kar dokazuje hitra širitev proizvodnih zmogljivosti in raziskovalnih dejavnosti.

Ena glavnih prednosti baterij v trdnem stanju je v njihovem vrhunskem varnostnem profilu. Za razliko od tekočih elektrolitov, ki so lahko vnetljivi in ​​so nagnjeni k puščanju, trdni elektroliti ponujajo večjo toplotno stabilnost, neplamljivost in odlične izolacijske lastnosti. Zaradi tega so baterije v trdnih stanju varnejša alternativa, ki se dobro ujema z naraščajočimi zahtevami po izboljšanih varnostnih značilnostih v električnih vozilih (EV) in drugih aplikacijah.

Poleg tega so v trdnih baterijah potencial za znatno povečanje gostote energije. Trenutne omejitve tekočih litij-ionskih baterij, ki se približujejo njihovim teoretičnim stropom gostote energije, so sprožile potrebo po inovativnih rešitvah. Trdne baterije z napredkom tako v materialih z elektrodo in strukturo baterije lahko dosežejo gostoto energije, ki presega 500 vatnih ur na kilogram (WH/kg), kar lahko prebije ovire za gostoto energije trenutnih tehnologij.

Prehod iz laboratorijskih raziskav na proizvodnjo pilotske lestvice je v teku, več vodilnih proizvajalcev baterij pa napoveduje svoje načrte za proizvodnjo baterij v trdnem stanju. Na primer, Contemporary Amperex Technology Co. Limited (CATL) je izjavil, da namerava povečati naložbe v baterije v trdnih stanju, pri čemer je do leta 2027 ciljal na majhno proizvodnjo. Podobno Sunwoda od leta 2015 razvija baterije v trdnih stanju in se ukvarja z baterijami prve generacije s 400 WH/KG in drugo generacijo baterij s 500 WHG.

Trg za baterije v trdnih stanju je pripravljen za znatno rast, saj ocene kažejo, da bi se lahko obsežna komercializacija začela že leta 2026. Do leta 2030 naj bi globalne pošiljke trdnih baterij dosegle 614,1 gigavatne ure (GWH), kar predstavlja RMB trga trga, ki je večja velikost trga litij-ionov. To hitro širitev trga temelji na napredku v materialnih sistemih, vključno z elektroliti, katodami in anodami, ki so podvržene iterativnim nadgradnji, da bi zadovoljili edinstvene zahteve baterij v trdnem stanju.

Tehnološko lahko trdno stanje baterije razvrstimo v tri glavne vrste: polimer, oksid in sulfid. Trdna baterija na osnovi polimerov imajo najbolj zrelo tehnologijo, vendar so njihovi stropi zmogljivosti izziv za preseganje. Baterije na osnovi oksida ponujajo uravnoteženo zmogljivost, vendar prihajajo z višjimi proizvodnimi stroški. Na drugi strani so baterije na osnovi sulfida visok komercialni potencial, vendar predstavljajo pomembne raziskovalne izzive. Kar zadeva materiale za elektrode, so anode na osnovi silicija kratka do srednja rešitev, litijeva kovina pa je končni cilj za anode v trdnih stanju.

Vlade po vsem svetu prav tako podpirajo razvoj trdnih tehnologij baterij s pomočjo političnih spodbud in financiranja. Japonska ima s svojim zgodnjim začetkom v sulfidnih trdnih raziskavah elektrolitov vodilni položaj. V Združenih državah Amerike so startupi, kot so Solid Power, Quantum Scape in Factorial Energy, poganjajo inovacije in sodelujejo z evropskimi proizvajalci avtomobilov, da bi povečali proizvodnjo. Kitajska se ponaša z raznoliko paleto udeležencev, vključno s proizvajalci EV, proizvajalci baterij, startupi in dobavitelji materialov, kar ustvarja celovit ekosistem baterij.

Za zaključek so obetavni obeti za baterije v trdnem stanju v sektorju obnovljivih virov energije. Z znatnim napredkom tehnologije, povečevanjem naložb in podpornimi vladnimi politikami so v trdnih baterijah pripravljene revolucionarne shranjevanje energije, ki ponujajo varnejše rešitve z več energijsko gostoto, ki skrbijo za razvijajoče se potrebe trga.