Savez-vous ce qui change le paysage énergétique?

Vous inquiétez-vous lorsque vous conduisez une voiture électrique qu'elle ne commencera pas le matin en hiver, ou que la batterie prendra feu en été lorsqu'elle est exposée à la lumière directe du soleil? Si je vous disais qu'il y avait un nouveau type de batterie qui peut commencer en quelques secondes à moins 40 degrés Celsius, même s'il est perforé, il ne fera pas exploser. Le croyez-vous?

Ce n'est pas moi qui tire un gâteau pour vous, mais une révolution de l'énergie en cours, des batteries de l'état solides -. Aujourd'hui, je vais vous parler de l'endroit où se trouvent les batteries de l'état solides - et pourquoi sont-ils si populaires? Où sont les opportunités à l'avenir?

Niobium(NB) a montré un grand potentiel en tant qu'outil polyvalent dans le domaine des batteries de l'état solides -, et ses recherches sur les applications deviennent de plus en plus actives. En termes d'électrodes négatives, l'oxyde de tungstène de niobium (NWO) a un coefficient de diffusion d'ion lithium plusieurs ordres de grandeur plus élevés que le graphite, ce qui permet une charge extrêmement rapide. Dans le même temps, son changement de petit volume et sa durée de vie à cycle long en font un puissant matériau candidat pour remplacer les électrodes négatives en graphite; De plus, la modification de surface des électrodes négatives à base de silicium - ou au lithium en utilisant des revêtements ultra - du pentoxyde de niobium mince (NB ₂ O ₅) peut effectivement inhiber considérablement la croissance des batteries. En termes d'électrolytes, l'élément de niobium en dopage dans des électrolytes solides de type LLZO (type grenat) peut stabiliser leur structure de phase cubique, améliorant ainsi la conductivité des ions lithium et améliorant leur faisabilité pratique de leur application.

Les batteries au lithium traditionnelles se composent de quatre composants principaux: électrode positive, électrolyte d'électrode négative et séparateur. Parmi eux, l'électrolyte est le liquide le plus instable et le plus inflammable. Une fois surfacturé, court-circuité ou exposé à des températures élevées, il peut facilement générer de la chaleur ou même s'auto enflammer ou exploser. Le plus grand changement dans les batteries d'état solides - est le remplacement de l'électrolyte et du séparateur avec un électrolyte d'état solide -, qui résout directement les risques de sécurité de la source. C'est précisément à cause de ce changement que trois avantages majeurs sont apportés.
Premièrement, c'est plus sûr. Les batteries liquides sont comme une casserole d'eau bouillante qui peut facilement exploser, tandis que les batteries solides - sont comme un morceau de métal qui ne peut pas être cassé ou échalé, et peut rester stable même en cas de court-circuit.
Le second est une densité d'énergie plus élevée, qui peut s'adapter à des matériaux d'électrode positive à tension plus élevée et doubler directement la capacité de stockage d'énergie. Dans le passé, les véhicules électriques pourraient parcourir 500 kilomètres, mais après être passé à l'état solide, il peut facilement casser 1000 kilomètres.
Enfin, il y a une adaptation climatique. Il peut fonctionner normalement de moins 40 degrés Celsius à plus de 100 degrés Celsius, ce qui facilite la gestion du nord-est froide et du désert chaud.

C'est précisément à cause de ces avantages que les batteries de l'état solides - ont reçu beaucoup d'attention ces dernières années. D'une part, cela est dû à la demande explosive des utilisateurs. D'ici 2024, les ventes mondiales de nouveaux véhicules énergétiques ont dépassé 20 millions d'unités, avec un taux de pénétration de près de 20%. Cependant, les deux problèmes les plus anxieux pour tout le monde sont les renouvellements de vols et la sécurité.

Les batteries à l'état solide sont exactement la bonne solution. Selon les prédictions, les batteries d'état solides - commenceront à être testées sur des véhicules à partir de 2026 et seront installées en petits lots en 2027. D'ici 2023, le taux de pénétration devrait dépasser 10%. La valeur des batteries d'État solides - n'est pas seulement dans de nouveaux véhicules énergétiques, mais aussi dans l'économie à basse altitude. Par exemple, les avions de décollage vertical électrique et d'atterrissage ont des exigences très élevées pour les batteries, notamment la densité d'énergie, le poids et la résistance à la chaleur. Les batteries à l'état solide peuvent répondre avec précision à ces normes. Il y a aussi des robots humanoïdes qui nécessitent une autonomie légère, stable et longue, et les batteries de l'état solides - sont juste suffisantes pour les rencontrer. Par conséquent, tant que ces porteurs de transport terminal intelligents continuent de se déplacer vers la puissance légère et élevée -, la demande de batteries de l'état solides - ne sera jamais absente.

De nos jours, le monde est en concurrence pour ce haut technologique. Le Japon a été le premier à commencer par un grand nombre de brevets de base et a fixé un objectif de commercialisation d'ici 2030. La Chine, en revanche, est un retardateur avec le plus grand nombre de demandes de brevet ces dernières années, se classant en permanence en premier au monde. Il a également investi 6 milliards de yuans dans des fonds spéciaux pour le soutenir. Il est nécessaire que en amont et en aval de la chaîne industrielle accélère leur suivi -.

Bien sûr, même la technologie la plus avancée a une période d'escalade. Actuellement, les batteries d'état solides - sont confrontées à trois défis majeurs. La première est que la conductivité n'est pas assez élevée, et il y a encore place à l'optimisation dans l'efficacité du fonctionnement interne de l'électrolyte. La seconde est la stabilité entre les interfaces, car il y a une tendance aux électrodes et aux électrolytes à combattre, ce qui peut affecter la durée de vie de la batterie. Le dernier est la production d'échelle grande -, ce qui est toujours très difficile. Il n'est pas difficile de faire une batterie solide - en laboratoire, mais si l'usine peut produire en masse, c'est le véritable test. Par conséquent, l'industrie choisit généralement une approche étape de deux-. La première étape consiste à faire un état solide semi - qui conserve 5% à 10% du composant liquide pour résoudre certains des problèmes en premier. Cette technologie est sur le marché depuis 2024. La seconde est toutes les batteries à l'état solide, qui devraient entrer dans le stade de validation du marché d'ici 2026 et augmenter progressivement le volume par la suite. La montée des batteries d'état solides - n'est pas seulement une révolution technologique, mais aussi une fête pour le capital. Ses opportunités fleurissent des matériaux à l'équipement en passant par l'application, et du côté des matériaux, les matériaux électrolytiques sont l'âme. Actuellement, il existe quatre principales voies technologiques, notamment des sulfures, des oxydes, des halogénures et des polymères, chacun avec leurs propres avantages et inconvénients. Les sulfures ont les performances les plus fortes, mais leur préparation est très complexe. L'oxyde est sûr et stable, mais difficile à traiter. Les halogénures progressent rapidement et ont un rapport de performance à coût relativement élevé. Les polymères ont une bonne flexibilité, mais leur conductivité n'est pas idéale, il n'y a donc pas une seule façon de gagner régulièrement.

Cependant, actuellement les sulfures et les halogénures sont considérés comme les plus prometteurs, et la mise à niveau des matériaux d'électrodes positives et négatives s'accélère également, car ils déterminent la capacité et la durée de vie de la batterie, ainsi que les matériaux conducteurs. Bien que discret, il s'agit d'une variable clé dans l'amélioration des performances globales. De nos jours, les agents conducteurs de nanotubes de carbone deviennent une autoroute de connexion des électrodes et des électrolytes. À la fin de l'équipement, les nouveaux processus remplacent également les anciennes lignes de production et les lignes de production de batterie traditionnelles ne conviennent plus aux processus d'état solides -. De nos jours, les électrodes sèches et la formation électrostatique sont de nouvelles technologies qui rendent le processus de fabrication plus sûr et la consommation d'énergie plus faible, devenant de nouveaux points de croissance pour les fabricants d'équipements. Cela signifie également qu'il y aura une nouvelle série d'explosion dans les liaisons d'équipement en amont de la chaîne industrielle.

Les photovoltaïques ont changé la production d'électricité, les batteries au lithium ont changé le transport et les batteries d'état solides - peuvent reconstruire l'ensemble du système énergétique, qui continuera de mûrir avec les scénarios d'application à l'avenir. Avec l'amélioration continue des propriétés des matériaux et la diminution progressive des coûts de production, les batteries de l'état solides - passeront progressivement de l'invisible et intangible à être utilisable et en cours d'exécution. Pensez-vous que les batteries d'état solides - seront installées comme prévu en 2026? Deviendra-t-il la prochaine logique énergétique sous-jacente pour changer le monde?