Los prototipos de automóviles con baterías de estado sólido ya están fuera de la línea de producción y se comercializarán en tres años. ¿Pueden los vehículos de nueva energía ser seguros y evitar la combustión espontánea?
La tecnología de baterías de estado sólido en la que la nueva industria energética lleva muchos años pensando se ha hecho finalmente realidad. ?
Recientemente, un prototipo de vehículo puramente eléctrico equipado con un sistema de batería de estado sólido completó la depuración en BAIC New Energy y salió con éxito de la línea de producción. Este es el primer prototipo de automóvil con batería de estado sólido manejable públicamente en China. Su lanzamiento también significa que la tecnología de baterías de estado sólido ha dado un paso clave en el camino hacia la industrialización.
¿El prototipo puramente eléctrico equipado con un sistema de batería de estado sólido ha sido depurado en BAIC New Energy y salió con éxito de la línea de producción?/?BAIC Group
En comparación con la corriente principal actual electrodos positivos y negativos de la batería, separadores. En realidad, no hay cambios en la estructura del electrolito en las baterías de estado sólido, excepto que el electrolito líquido se reemplaza por un electrolito sólido o semisólido. Después de que la batería utiliza un electrolito sólido, no solo puede aumentar la plataforma de voltaje y, por lo tanto, aumentar el límite superior de densidad de energía, sino que también mejora en gran medida la seguridad de la batería porque no es fácil de quemar y no produce gas.
Ventajas de las baterías de estado sólido
Basándonos en las ventajas anteriores, las baterías de estado sólido siempre han sido el foco de la próxima generación de tecnología de baterías de litio. Los principales obstáculos a los que se enfrentan actualmente las baterías de estado sólido son la conductividad, la resistencia interna, la impedancia de la interfaz y la compatibilidad del electrolito sólido. Por lo tanto, el enfoque actual de investigación y desarrollo de las principales empresas está en el diseño y la tecnología de preparación de electrolitos poliméricos sólidos y electrolitos sólidos inorgánicos, la construcción de interfaces sólido/sólido y la tecnología de estabilización y, sobre esta base, mejorarán la investigación sobre los procesos de producción de baterías; y equipos especiales para lograr la producción en masa de productos.
En los últimos años, las principales empresas automovilísticas nacionales y extranjeras, como Toyota, Nissan Renault, General Motors, BAIC y SAIC, han comenzado a intensificar la investigación, el desarrollo y la industrialización de baterías de estado sólido; por otro lado, Qingtao Energy, Wanxiang One-Two 3. Empresas de baterías como LG Chem y Massachusetts Solid Energy también han comenzado los preparativos para construir plantas de producción de baterías de estado sólido, muchas de las cuales tienen líneas de producción de baterías de estado sólido que ya han sido poner en producción. ?
Además de los vehículos BAIC producidos en masa con baterías de estado sólido que salen de la línea de producción, en marzo de este año, Nezha Automobile lanzó un nuevo modelo equipado con baterías de estado sólido: Nezha U. Según Hezhong Automobile, Nezha U planea solicitar un anuncio del Ministerio de Industria y Tecnología de la Información en octubre y producir en masa 500 unidades para fin de año.
Evidentemente, en el campo de las nuevas energías, silenciosamente ha comenzado una batalla por la posición basada en baterías de estado sólido. Según el Dr. Li Zheng, director general de Qingtao Energy, un importante desarrollador nacional de baterías de estado sólido, las baterías de estado sólido se utilizarán alternativamente en el campo de los turismos dentro de tres años. Es decir, se desarrollará un solo automóvil. utilizando una solución de batería líquida, y se desarrollará una versión de batería de estado sólido. Algunas de las funciones serán reemplazadas en tres años, los modelos de desarrollo futuro basados en baterías de estado sólido realmente llegarán al mercado, aprovechando el alto nivel. Seguridad y alta densidad energética de las baterías de estado sólido. ?
¿Por qué batería de estado sólido? ?
Según "Made in China 2025", se aclara el plan de desarrollo de las baterías eléctricas: en 2020, la densidad energética de la batería alcanzará los 300 Wh/kg (vatios-hora por kilogramo en 2025); la densidad de energía de la batería alcanzará los 400 Wh/kg; en 2030, la densidad de energía de la batería alcanzará los 500 Wh/kg;
Según la batería líquida de iones de litio existente compuesta de ternario y grafito como materiales activos positivos y negativos, el límite de densidad de energía de peso es de aproximadamente 280 Wh/kg. Incluso si se introduce una aleación a base de silicio para reemplazar el grafito puro como material anódico, el límite superior de densidad de energía sólo puede alcanzar 300-350 Wh/kg. Esto también significa que para alcanzar los 400 Wh/kg, o incluso superar barreras de mayor densidad de energía, la innovación en la tecnología de baterías de litio es imperativa. ?
De hecho, hay muchas tecnologías de baterías nuevas que han cobrado impulso en los últimos años. Han surgido conceptos como las baterías de espinela de alto voltaje ricas en litio, las baterías sin cobalto y las baterías cuaternarias. Una tras otra, pero siempre son muy populares, el panorama de la tecnología de baterías en el que las baterías ternarias de litio, las baterías de fosfato de hierro y litio y las baterías de manganato de litio nunca ha cambiado.
A este respecto, la explicación de Li Zheng es: “Limitados por la plataforma de voltaje y la seguridad del electrolito actual, muchos materiales nuevos para baterías de litio con un rendimiento sobresaliente, como los de alto voltaje y los basados en manganeso ricos en litio. espinela, la incapacidad de aprovechar una alta energía específica ha provocado que la innovación en la tecnología de baterías de litio entre en un período de cuello de botella. Al mismo tiempo, Li Zheng también señaló que la aplicación de electrolitos sólidos en plataformas de alto voltaje puede abrir los "grilletes". " de nuevos materiales.
?
Porque el electrolito sólido es en realidad solo la parte del electrolito de la batería que cambia de líquido a sólido, y no hay restricciones sobre los materiales de los electrodos positivo y negativo, por lo tanto, en teoría, hay decenas de. Millones de tipos de baterías de estado sólido, que pueden ser cualquiera de los tres tipos, también pueden ser baterías de fosfato de hierro y litio. ?
Además, debido a las características de alta seguridad y alto voltaje de los electrolitos sólidos, muchos materiales nuevos para baterías son más fáciles de aplicar de manera efectiva. Una vez que las baterías de estado sólido cumplan realmente las condiciones para la comercialización, seguirán muchas aplicaciones nuevas de materiales para baterías de litio basadas en baterías de estado sólido. Para entonces, la innovación en la tecnología de las baterías de litio puede marcar el comienzo de un cambio cualitativo.
El Dr. Li Hong del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China también señaló que el electrolito sólido es una estrategia universal, una vez desarrollado con éxito, se puede utilizar con diferentes materiales de electrodos positivos y negativos para cumplir con los requisitos. necesidades de electrónica de consumo, drones, necesidades de almacenamiento de energía, aeroespacial, transporte ferroviario y muchos otros campos. ?
Por lo tanto, en lugar de tratar las baterías de estado sólido como un nuevo tipo de producto de batería, es mejor considerarlas como un medio técnico para desbloquear el límite superior del rendimiento del material de la batería. tiene grandes esperanzas en la tecnología de baterías de estado sólido. Al mismo tiempo, la actual nueva industria energética necesita con urgencia los cambios de seguridad aportados por los electrolitos sólidos.
Desde la llegada de los vehículos de nueva energía, la ansiedad por la seguridad siempre ha estado presente en la mente de todas las empresas de vehículos de nueva energía. El mayor problema proviene de la combustión espontánea de los vehículos eléctricos. El motivo de la combustión espontánea de los vehículos eléctricos no es más que la pérdida de gestión térmica tras un cortocircuito interno en la batería de litio. El electrolito inflamable juega un "papel importante". La característica más importante del electrolito sólido es que no es fácil. quemarse, lo que evita en gran medida que el calor de la batería se salga de control. ?
Sin embargo, cabe señalar que hay muchas formas de formar electrolitos sólidos, pero no todos los electrolitos sólidos no son fáciles de quemar. Li Hong lo dejó claro: "Recientemente hemos publicado algunos artículos que demuestran la excelente estabilidad térmica de los electrolitos sólidos de óxido (un tipo de batería de estado sólido), pero queda por determinar si cada electrolito sólido es térmicamente estable". ?
En términos generales, la razón por la que las baterías de estado sólido tienen grandes esperanzas es que pueden servir como una estrategia básica para la innovación tecnológica de baterías y son altamente seguras. Pero, específicamente para cada batería de estado sólido, se requiere mucha investigación y desarrollo meticulosos para garantizar su rendimiento y estabilidad térmica. ?
¿Cuándo se lanzarán las baterías de estado sólido?
Aunque las baterías de estado sólido tienen varias ventajas, su industrialización no avanza sin problemas. En 2017, empresas automovilísticas como Fisker y Toyota pregonaron su tecnología de baterías de estado sólido, pero el tiempo de lanzamiento de sus modelos producidos en masa se ha retrasado una y otra vez, lo que demuestra que el desarrollo de baterías de estado sólido es extremadamente difícil.
Recientemente, Keiji Kaita, vicepresidente ejecutivo de la división de sistemas de propulsión de Toyota Motor Corporation y director general de la división de baterías, dijo en una entrevista con Automotive News que el plan original era lanzar el coche en Tokio en 2020. El lanzamiento de su prototipo alimentado por batería de estado sólido en los Juegos Olímpicos se retrasó hasta 2021. Sin embargo, todavía se espera que Toyota complete la producción de baterías de estado sólido para vehículos eléctricos para 2025. ?
2025 puede ser un hito para la industrialización de baterías de estado sólido en el campo de la automoción. Según la última publicidad de BMW, Toyota, Mercedes-Benz, General Motors y varias empresas emergentes, el lanzamiento de las baterías de estado sólido está básicamente fijado alrededor de 2025. ?
El Dr. Li Hong del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China, dijo que la premisa para que las empresas automotrices se atrevan a desarrollar vehículos con baterías de estado sólido es que la capacidad de producción de baterías de estado sólido alcance el Sobre esta base, teniendo en cuenta la formación completa de la cadena de suministro, con un sistema de proceso maduro, suficiente capacidad de producción y suficiente tiempo de prueba en carretera, 2024 será un nodo temporal relativamente optimista para la aplicación a gran escala de productos semisólidos. -Baterías de estado sólido, puede que no sea hasta 2030. ?
En términos relativos, la predicción del director general de Qingtao Energy, Li Zheng, es más radical: “Actualmente, las baterías de estado sólido se han producido en masa en la electrónica de consumo y otros campos. Dentro de tres años, las baterías de estado sólido se producirán en masa. Para un uso alternativo en el campo de los turismos, en tres años (el tiempo de desarrollo de los coches nuevos es de unos 3 años), habrá vehículos verdaderamente avanzados basados en baterías de estado sólido para los consumidores."?
Según Li Zheng Descripción: Desde el año pasado, Qingtao Energy ha comenzado a fabricar prototipos de prueba con varios fabricantes de equipos originales (OEM).
Al mismo tiempo, según una fuente informada, "definitivamente se producirán en masa vehículos eléctricos equipados con baterías de estado sólido durante este año".
Vale la pena mencionar que en julio de este año, Qingtao , que acaba de completar su financiación de ronda electrónica, Energy, su línea de producción en masa de baterías de estado sólido en Yichun se ha puesto oficialmente en producción, con una capacidad de producción de 1 Gwh, que ha cumplido con los requisitos previos de desarrollo de vehículos juzgados por el Dr. Li Hong. La fábrica de baterías de estado sólido de Yichun estará orientada al mercado de energía para automóviles de pasajeros y deja suficiente espacio para su expansión.
Además de Qingtao Energy, se espera que la línea de producción de baterías de estado sólido de 1 GWh de Huineng Technology comience la producción en masa el próximo año, y se espera que se ponga en marcha la línea de producción de baterías de litio de estado sólido de 2 GWh de Xingying Technology. entrará en producción en 2024. A medida que las líneas de producción de baterías de estado sólido de las empresas de baterías se pongan en producción gradualmente, su comercialización en el campo de la automoción será cada vez más rápida. (Editor/Yang Peiqian)
Este artículo proviene del autor de Autohome Chejiahao y no representa los puntos de vista ni las posiciones de Autohome.