Power-Batterie, um die Elektrofahrzeugindustrie aufzufrischen?

Das japanische Unternehmen Nikkei Shimbun berichtete am 9. Dezember, dass Toyota eine Festkörperbatterie entwickelt, die nach dem Aufladen 500 Kilometer zurücklegen kann und deren vollständige Aufladung 10 Minuten dauert, mindestens zwei Drittel weniger als bei herkömmlichen Elektrofahrzeugen. Es wird erwartet, dass Toyota der weltweit erste Hersteller von Fahrzeugen mit Festkörperbatterien in Massenproduktion wird und im nächsten Jahr Prototypenfahrzeuge auf den Markt bringt.

Zusätzlich zu den Neuigkeiten von Toyota hat QuantumScape, ein von Volkswagen und Bill Gates gemeinsam investiertes Unternehmen, auch eine neue Festkörperbatterietechnologie auf den Markt gebracht, die in 15 Minuten 80 % aufladen, die Energiedichte um 50 % erhöhen und einer größeren Reichweite standhalten kann Temperaturen bis zu - 30 ℃. Volkswagen gab an, dass es sein Ziel sei, bis 2025 eine neue Batterieproduktionslinie zu haben.

Was ist also der Unterschied zwischen einer Festkörperbatterie und einer herkömmlichen Batterie?

Herkömmliche Lithiumbatterie: Sie besteht aus einer positiven Elektrode, einer Membran und einer negativen Elektrode und wird dann mit Elektrolyt gefüllt.

Festkörperbatterie: Die Lithiumbatterie verwendet Festelektrolyt, und das Elektrolytmaterial bestimmt weitgehend die Leistung der Festkörperlithiumbatterie.

Der Hauptunterschied zwischen beiden besteht darin, dass der Elektrolyt in der Festkörperbatterie fest ist, was bedeutet, dass das Medium für die Lithiumionenmigration zwischen der positiven und negativen Elektrode von flüssig in fest übergeht. Durch die kontinuierliche Verbesserung der Kathodenmaterialien kann der Festelektrolyt eine bessere Koordination erreichen, was zur Verbesserung der Energiedichte des Batteriesystems beiträgt.

Vorteile einer Festkörperbatterie.

Aufgrund der Verwendung von Festelektrolyten weisen Feststoffbatterien im Vergleich zu herkömmlichen Lithiumbatterien die Eigenschaften auf, dass sie nicht verbrennen, hohe Temperaturbeständigkeit, keine Korrosion, keine Verflüchtigung, geringe Brandgefahr und eine hohe Energiedichte aufweisen.

Industrialisierung von Festkörperbatterien.

Festkörperbatterien gelten als die letzte Lösung für die Sorge um die Energiedichte und Lebensdauer der Batterie. Festkörperbatterien haben viele Vorteile, wurden jedoch aufgrund ihrer hohen Kosten und geringen Produktionskapazität nicht weit verbreitet eingesetzt.

Die Kommerzialisierung von Festkörperbatterien geht möglicherweise nicht so schnell voran, wie viele denken. Im Jahr 2019 sagte die Ningde Times, dass man sich der Entwicklung aller Festkörperbatterien verschrieben habe und Muster produziert habe, aber es würde 10 Jahre dauern, bis sie vollständig kommerzialisiert seien, was bedeutet, dass sie noch weit von einer Massenproduktion entfernt seien.

Der Anwendungsplan von Festkörperbatterien wird vorhergesagt.

-2021 wird die Inkubationszeit des Marktes für Festkörperbatterien sein. Es werden entsprechende Produktplanungen sowie Forschung und Entwicklung durchgeführt, und der Markt wird weiterhin von ternären Batterien dominiert.

-Von 2021 bis 2025 werden Festkörperbatterien in die Anfangsphase der Anwendung eintreten, wobei die Batterieenergiedichte 300–500 Wh/kg erreichen wird, und eine kleine Anzahl von High-End-Elektrofahrzeugen wird mit Festkörperbatterien ausgestattet sein.

-Von 2025 bis 2030 oder noch länger wird der Markt wirklich ausgereift sein, die Energiedichte von Festkörperbatterien wird 500 Wh/kg überschreiten und die Produktion in großem Maßstab wird wirklich beliebt sein.

Im Allgemeinen sind alle Festkörperbatterien, insbesondere solche für Hochstromanwendungen wie Autos, weit von der Industrialisierung entfernt und müssen weiter aufgerüstet und unter Kontrolle gebracht werden.

Warum sagen einige Leute, dass die Massenproduktion unmittelbar bevorsteht, während andere sagen, dass es 10 Jahre dauern wird?

Wie Sie vielleicht erraten haben, handelt es sich bei den derzeit für die Massenproduktion beworbenen „Festkörperbatterien“ nicht nur um Festkörperbatterien, sondern um Halbfestkörperbatterien.

Halbfeste Batterien haben normalerweise einen festen Elektrolyten auf einer Elektrode und einen flüssigen Elektrolyten auf der anderen. Viele Leute, die mit halbfesten Batterien experimentieren, sind für den schnellen kommerziellen Einsatz bestimmt. Toyota hat beispielsweise die Entwicklung vollständiger Feststoffbatterien für Straßenbahnen zum Ziel, kündigt jedoch an, schrittweise mit „halbfesten“ Batterien zu beginnen.

Als Ning De sagte, dass die Produktion in großem Maßstab zehn Jahre dauern würde, meinte er alle Festkörperbatterien, und das war das Ziel.

Werden die Feststoffbatterien von Toyota und QuantumScape eine Bedrohung für Startups darstellen?

Aus der Perspektive der Entwicklung von Festkörperbatterien.

Die Innovation in der Batterietechnologie wird in europäischen und amerikanischen Ländern hauptsächlich von Start-ups vorangetrieben. Da kleine Unternehmen für Innovationen in europäischen und amerikanischen Ländern verantwortlich sind und große Unternehmen Innovationsprobleme durch Fusionen und Übernahmen lösen, besteht keine Notwendigkeit, sich umfassend zu informieren.

Japan wird von traditionellen Automobil- und Maschinenbauunternehmen dominiert, da traditionelle japanische Unternehmen sehr zukunftsorientiert sind und jede neue Technologie ausprobieren möchten.

China ist relativ spät in den Bereich der Festkörperbatterien eingestiegen. Allerdings glauben wir, dass Festkörperbatterien nicht so beeindruckend sind, wie in den Medien beschrieben. Selbst wenn in Forschung und Entwicklung eine Lücke von 1-2 Jahren besteht, reicht dies nicht aus, um die Position des Herstellers von Head-Power-Batterien zu stürzen.

Erstens werden sich Lithiumbatterien schnell verbessern, wenn sie zum Mainstream werden. Die aktuelle Flüssigversion wird sich weiter verbessern, insbesondere wenn Sie jedes Jahr, 5 Jahre, 10 Jahre eine Verbesserung um 30 % erzielen, wird die verbesserte Batterieeffizienz ähnlich der der Festkörperbatterie sein.

Zweitens lässt sich innovative Festkörperbatterietechnologie problemlos in Unternehmen integrieren. Die Festkörperbatterie ist auch der Weg der Lithiumbatterie. Auf dem Weg der Lithiumbatterie können diese verbesserten Technologien leicht von führenden Unternehmen gesammelt werden. Für den Durchbruch der neuen Batterietechnologie sind die Schwelle und das Risiko des Baus einer Fabrik sehr hoch, sodass viele Menschen die Technologie an führende Unternehmen verkaufen, die den Umfang schnell erweitern können. Die relative Technologielücke bei Festkörperbatterien ist gering, und der Vorteil großer Chargen ist bei der Kommerzialisierung von Festkörperbatterien offensichtlich wichtiger.