واجهة أخبار المتدرب مراسل | لوو رونغ

تزيد جامعة طوكيو للتكنولوجيا في اليابان من قدرة بطارية صلبة كاملة إلى أعلى مستوى في العالم.

في الآونة الأخيرة ، قام فريق البحث الذي يتكون من أستاذ خاص بجامعة طوكيو للتكنولوجيا ، اليابان ، إلى تحسين أداء الشحن السريع وقدرة البطاريات الصلبة الكاملة. تم تحقيق البحث من خلال التطوير الجديد للمواد الأساسية وإعادة البحث عن عمليات التصنيع ، وتم نشر المقالات ذات الصلة في مجلة "العلوم" الأمريكية.

البطارية الصلبة الكاملة هي نوع جديد من نوع البطارية. يختلف عن البطاريات الأخرى ، لا يوجد إلكتروليت سائل ، ولكن البوليمر أو الأكسيد أو الكبريتيد يستخدمه ككهارل صلبة.

إن البطاريات الصلبة العالمية هي أيضًا في مرحلة البحث والتطوير. تشمل الصعوبات الفنية الرئيسية عدم استخدام الشوارد لتقليل الموصلية الأيونية بشكل كبير وتؤثر على أداء الشحن ؛ الضعيف بين الشوارد الصلبة والمقاومة الداخلية الكبيرة.

استخدمت الأبحاث المذكورة أعلاه حول صناعة طوكيو ، اليابان ، مواد عالية الدقة لتصميم إلكتروليت صلبة ذات موصلية عالية أيون. من خلال زيادة تعقيد مكونات موصل الليثيوم السريع المعروف ، فإن الموصلية الأيونية الليثيوم تبلغ حوالي 2.3-3.8 أضعاف المواد التقليدية ، والتي يمكن أن تقصر وقت شحن البطارية. هذا يعني أن المؤشرات التي تؤثر على أداء شحن البطارية يمكن أن تزيد إلى 3.8 مرة مقارنة بالبطارية التقليدية الحالية ، والتي تعد حاليًا أعلى مستوى في العالم.

بالإضافة إلى ذلك ، قام فريق البحث بتحسين عملية التصنيع. يستخدم القطب السلبي المعدن الليثيوم بدلاً من الجرافيت التقليدي ، بحيث يتم زيادة سعة القطب الإيجابية بمقدار 1.8 مرة مقارنة بمساحة قطب الوحدة الحالية. تبلغ سعة بطارية البطارية الكاملة -solid لكل سنتيمتر مربع أكثر من 20 مللي أمبير في الساعة ، وهو أيضًا أعلى مستوى في العالم.

سعة البطارية هي واحدة من مؤشرات الأداء المهمة لقياس أداء البطارية. ويشير إلى أن البطارية التي تم إطلاقها في حالة معينة تعتمد عادة على AH. كلما زادت سعة البطارية ، زادت كثافة الطاقة.

تشير كثافة الطاقة إلى حجم الطاقة المخزنة في مساحة أو مادة جودة معينة ، كما أنها مؤشر مهم على أداء البطارية. في الوقت الحاضر ، تكون بطارية الليثيوم للمادة الإيجابية الثلاثية 350 WH/kg كثافة طاقة.

في سوق بطارية الطاقة الحالي ، لا تزال بطاريات الليثيوم السائلة تهيمن. قال صن شيغانج ، وهو أكاديمي في الأكاديمية الصينية للعلوم ، إن كثافة الطاقة في بطاريات الليثيوم الحالية قريبة من الحد النظري. في السنوات العشر الماضية ، زادت كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم السائل بمقدار 2-3 مرات. بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم السائل ، فإن بطاريات الحالة الصلبة لديها مزايا كثافة الطاقة العالية والأمان العالي وحياة الخدمة الطويلة ، وتعتبر عمومًا الجيل القادم من تكنولوجيا بطارية الطاقة.

في عام 2022 ، أعلنت وكالة الطيران الأمريكية (NASA) أن كثافة الطاقة للبطارية الصلبة الناجحة التي تم تطويرها من خلال بحثها وتطورها بلغت 500 WH/KG ؛ مارس هذا العام ، أعلنت Xiaomi أن البحث وتطوير حقل البطارية الصلب قد أحرز ثلاثة تقدم في المختبر ، وكسرت كثافة الطاقة الصلبة إلى الباطنيات الصلبة بحلول 1000 و.

في السنوات الأخيرة ، ظهرت بعض الإنجازات الجديدة لبطاريات الحالة الصلبة في الأوساط الأكاديمية ، بما في ذلك العلماء الصينيون.

في عام 2021 ، طور لي شين ، أستاذ صيني من جامعة هارفارد ، وطالبه يي لوهان ، بطارية جديدة للمعادن الصلبة في الليثيوم ، والتي يمكن إعادة استخدامها 10000 مرة وسرعة الشحن 3 دقائق في أقرب وقت ممكن. نشرت أوراق البحث الخاصة بهم مبادئ هذه البطارية الصلبة الجديدة في مايو 2021 في الأوراق ذات الصلة في الطبيعة.

في عام 2022 ، طور فريق من العلماء بقيادة البروفيسور ناواكي يابووتشي في جامعة يوكوهاما الوطنية باليابان ، نوعًا جديدًا من مواد الإلكترود الإيجابية ذات الاستقرار القوي ، وتطوير باستثناء بطارية صلبة كاملة. تم نشر نتائج البحث في "المواد الطبيعية" الفرعية لنشر "الطبيعة".

وفقًا لتقرير "Guangming Daily" ، قامت البروفيسور ما يينغ من جامعة الصين للعلوم والتكنولوجيا بالبحث وتصميم وتصنيع نوعًا جديدًا من ليثيوم كلوريد كلوريد الأوكسجين الصلب ، لكن التكلفة أقل من 4 من الأبعاد ، وهو ما يتناسب مع التطبيقات الصناعية الأكثر تقدماً. تم نشر البحث في 27 يونيو من هذا العام في المجلة الأكاديمية الدولية الشهيرة "Nature Communication".

على طريق تصنيع بطارية الليثيوم الصلب ، الشركات اليابانية أكثر عدوانية. في بداية يونيو من هذا العام ، أعلنت تويوتا عن آخر خطة لتسويق بطاريات الحالة الصلبة. في وقت مبكر من عام 2027 ، ستضع تويوتا السيارات الكهربائية المجهزة ببطاريات صلبة إلى السوق. يمكن أن تقود حوالي 1200 كيلومتر في أقل من 10 دقائق.

تخطط نيسان لإطلاق أول نموذج تم إنتاجه من الكتلة المجهز ببطاريات صلبة الحالة في عام 2028 ؛ تخطط هوندا لتمكين خط الإنتاج التجريبي من بطاريات الحالة الصلبة في عام 2024. وسيتم استخدام البطارية المنتجة للنماذج التي تم إطلاقها في النصف الثاني من 2020s. سيصل الاستثمار في خط الإنتاج إلى 43 مليارًا (حوالي 2.1 بيلة يوان).

في الوقت الحاضر ، يوجد في الصين أيضًا عدد من شركات البطاريات وشركات السيارات ومعاهد الأبحاث العلمية ، التي نشرت في اتجاه المنبع والمصب لسلسلة صناعة البطاريات الصلبة. ومع ذلك ، استنادًا إلى الصعوبة التقنية والتكلفة لجميع بطاريات الحالة الصلبة ، تتبنى معظم الشركات الصينية طريقًا تدريجيًا للبحث والتطوير من شبه الصلبة إلى الحالة الصلبة. ويتركز الإعلان الحالي في الغالب على البطارية شبه الصلبة.

وفقًا للإحصاءات غير المكتملة ، في سوق A -share ، يوجد أكثر من 60 شركة مدرجة في صناعة البطاريات الصلبة. وهي ممثلة في Ningde Times (300750.SZ) ، Ganfeng Lithium (01772.hk) ، Wei Lan New Energy ، Qing tao ، وكلها تحتوي على تصنيع بطاريات شبه متلهف.

البطارية شبه الصلبة هي بطارية ليثيوم ليثيوم مختلطة. تحتوي الخلايا على جزء من المنحل بالكهرباء السائل ، والمحتوى حوالي 5 -10 .

قامت Wei Lan New Energy بتسليم الدفعة الأولى من خلايا البطارية شبه الصلبة إلى Weilai Automobile في أوائل يوليو من هذا العام ، مع كثافة الطاقة البالغة 360 WH/kg.

تم الكشف عن Qing Tao Energy في وقت سابق من هذا العام أنه سيتم تطبيق البطارية شبه الصلبة التي طورتها SAIC على النموذج الجديد للعلامة التجارية المستقلة لمجموعة SAIC خلال العام ، مع نطاق يزيد عن 1000 كيلومتر وخطط لتحقيق إنتاج كبير كبير على نطاق واسع في عام 2025.

وفقًا لبيانات بطاريات الليثيوم ذات الصندوق العالي ، كانت شحنة البطارية الصلبة في الصين في عام 2022 حوالي 0.4 جيجاوات واو ساعة.

قالت China Post Securities أن بطاريات الولاية الصلبة موجودة حاليًا في مهدها ، ولا يزال التصنيع يستغرق وقتًا. من المتوقع أن تصل شحنات البطارية الصلبة في الصين إلى 251.1 جيجاوات في الساعة في عام 2030 ، ومن المتوقع أن يصل حجم السوق إلى 20 مليار يوان.