شعار زيفيرنت

الاتجاهات في بطاريات الحالة الصلبة ، تمت مناقشتها بواسطة IDTechEx

التاريخ:

BOSTON, 26 تموز، 2021 / PRNewswire / - تحافظ بطاريات الحالة الصلبة على جذب اهتمام واستثمار هائلين من خلال التقنيات الناضجة والقرب من الإنتاج الضخم. حتى مع تأثير COVID-19 ، من المتوقع أن ينمو حجم السوق المحتمل إلى أكثر من ذلك بـ8 مليار دولار بحلول عام 2031 ، وفقًا لتقرير IDTechEx "بطاريات الحالة الصلبة والبوليمر 2021-2031: التكنولوجيا ، التوقعات ، المشغلات".

تكنولوجيا بطارية الليثيوم أيون الناضجة لها حدودها الجوهرية

منذ تسويقها في عام 1991 ، لاقت بطاريات الليثيوم أيون نجاحًا عالميًا. ومع ذلك ، لا يمكن أن يخفي هذا القيود الجوهرية من حيث السلامة والأداء وعامل الشكل.

تستخدم معظم تقنيات الليثيوم أيون الحالية إلكتروليتات سائلة مع أملاح الليثيوم مثل LiPF6، LiBF4, أو LiClO4 في مذيب عضوي. ومع ذلك ، فإن واجهة المنحل بالكهرباء الصلبة ، والتي تنتج عن تحلل الإلكتروليت في القطب السالب ، تحد من التوصيل الفعال. علاوة على ذلك ، تحتاج الإلكتروليتات السائلة إلى أغشية لفصل الكاثود والأنود ، بالإضافة إلى غلاف غير منفذ لمنع التسرب. لذلك ، فإن حجم هذه البطاريات وحرية تصميمها مقيدان. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الإلكتروليتات السائلة لها مشكلات تتعلق بالسلامة والصحة لأنها تستخدم سوائل قابلة للاشتعال والتآكل. سلط Firegate من سامسونج الضوء بشكل خاص على المخاطر التي تتعرض لها حتى الشركات الكبيرة عند استخدام الإلكتروليتات السائلة القابلة للاشتعال ، فضلاً عن العشرات من حوادث حريق المركبات الكهربائية الناتجة عن احتراق البطارية.

يمكن لبطاريات الليثيوم أيون المتطورة الحالية أن تصل إلى كثافة طاقة تزيد عن 700 واط / لتر على مستوى الخلية ، مع نطاق قيادة أقصى يبلغ حوالي 500 كيلومتر للسيارات الكهربائية. قد تؤدي المواد عالية النيكل الكاثود التي يتم تحسينها إلى زيادة كثافة الطاقة ولكن خصائص المواد النشطة قد ترسم عتبة. 

يمكن لبطاريات الحالة الصلبة أن تحدث فرقًا

تحل بطاريات الحالة الصلبة محل الإلكتروليتات السائلة العضوية بنظيراتها في الحالة الصلبة ، مما يتيح بطاريات أكثر أمانًا وطويلة الأمد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تكون إلكتروليتات الحالة الصلبة متوافقة مع مواد كاثود عالية الجهد وأنود معدن الليثيوم عالي السعة. من الممكن دفع كثافة الطاقة إلى ما بعد 1,000 واط / لتر.

تعني السلامة الأفضل تقليل إلكترونيات مراقبة السلامة في وحدات / عبوات البطارية. لذلك ، حتى الأجيال الأولى من بطاريات الحالة الصلبة قد يكون لها كثافة طاقة مماثلة أو حتى أقل من بطاريات الليثيوم أيون التقليدية. يمكن أن تكون الطاقة المتوفرة في حزمة البطارية قابلة للمقارنة أو أعلى من الطاقة الأخيرة.

مع النافذة الكهروكيميائية الأكبر التي يمكن أن توفرها الإلكتروليتات الصلبة ، يمكن استخدام مواد الكاثود عالية الجهد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لأنود معدن الليثيوم عالي الكثافة للطاقة أن يدفع كثافة الطاقة إلى ما بعد 1,000 واط / لتر. يمكن أن تجعل هذه الميزات بطارية الحالة الصلبة بمثابة مغير لقواعد اللعبة.

داخل بطاريات الحالة الصلبة ، توجد طرق تقنية مختلفة. حددت IDTechEx تقنيات بطاريات الحالة الصلبة بما في ذلك إلكتروليت بوليمر صلب ، بالإضافة إلى 8 أنواع أخرى من الإلكتروليتات غير العضوية مثل LISICON-like و argyrodites و garnet و NASICON-like و Perovskite و LiPON و Li-Hydride و Li-Halide. بشكل عام ، أصبحت أنظمة الأكسيد والكبريتيد والبوليمر خيارات شائعة في تطوير الجيل التالي. تتمتع إلكتروليتات الكبريتيد بمزايا التوصيل الأيوني العالي ، بل إنها أفضل من الإلكتروليتات السائلة ، ودرجة حرارة المعالجة المنخفضة ، ونافذة الاستقرار الكهروكيميائية الواسعة ، إلخ. العديد من الميزات تجعلها جذابة ، ويعتبرها الكثيرون الخيار النهائي. ومع ذلك ، فإن صعوبة التصنيع وكبريتيد الهيدروجين الناتج الثانوي السام المتولد في العملية يجعل التسويق بطيئًا نسبيًا. من السهل تصنيع أنظمة البوليمر ، وهي الأقرب للتسويق ، بينما تشير درجة حرارة التشغيل المرتفعة نسبيًا ، وإمكانية مقاومة الأكسيد المنخفضة ، والاستقرار السيئ إلى وجود تحديات. أنظمة الأكسيد مستقرة وآمنة ، بينما تظهر مقاومة الواجهة العالية ودرجة حرارة المعالجة العالية بعض الصعوبات بشكل عام.

السباق بين أنظمة البوليمر والأكسيد والكبريتيد غير واضح حتى الآن ومن الشائع أن نرى شركات البطاريات تحاول طرقًا متعددة. مناهج التكنولوجيا المعقدة تجعل القرار صعبًا.

ما هي الخطوة التالية؟

كانت هناك العديد من البيانات الصحفية حول التقدم المحرز في بطاريات الحالة الصلبة والنماذج الأولية للمركبة الكهربائية المجهزة ببطاريات الحالة الصلبة. يبدو أن التركيز على بطاريات الحالة الصلبة سيكون بشكل أساسي على خلايا البطارية. ومع ذلك ، سيكون هذا فقط جزءًا من التركيز المستقبلي. اتجاه آخر مهم هو نهج الخلية المراد حزمها (CTP).

لا يعد CTP مفهومًا جديدًا ويمكن العثور عليه في التصميمات القائمة على بطاريات الليثيوم أيون بالفعل ، مثل بطارية BYD ذات الشفرة وتصميمات CTP من CATL. سيصبح مفهوم CTP أكثر أهمية نظرًا للأمان الأفضل لخلايا بطارية الحالة الصلبة. تعني سلامة البطارية الأفضل تصميم حزمة أكثر مرونة وعدد أقل من الإلكترونيات / المكونات المستخدمة في وحدة / حزم البطارية. على سبيل المثال ، يتيح التصميم ثنائي القطب كثافة طاقة أعلى. من الممكن ألا تزود الأجيال الأولية من بطاريات الحالة الصلبة بمهبط عالي الجهد وعالي السعة وأنود معدن الليثيوم ، مما يؤدي إلى كثافة طاقة أقل من بطاريات الليثيوم أيون التجارية. من المتوقع أيضًا أن تكون التكاليف الأولية لخلايا بطارية الحالة الصلبة أعلى من نظيراتها من الليثيوم أيون. ومع ذلك ، مع كثافة طاقة أعلى على مستوى العبوة مع تصميم مرن وعدد أقل من المواد / المكونات المستخدمة ، فمن الممكن أن تكون حزم بطاريات الحالة الصلبة قابلة للمقارنة أو حتى أفضل من بطاريات الليثيوم أيون.

لمزيد من فهم الأسواق واللاعبين والتقنيات والفرص والتحديات ، يرجى الرجوع إلى تقرير IDTechEx "بطاريات الحالة الصلبة وبطاريات البوليمر 2021-2031: التكنولوجيا والتنبؤات واللاعبين". لمزيد من المعلومات حول هذا التقرير ، يرجى زيارة www.IDTechEx.com/SSB، أو للحصول على مجموعة كاملة من أبحاث تخزين الطاقة المتاحة من IDTechEx ، يرجى زيارة www.IDTechEx.com/Research/ES.

تحميل الصور:

https://www.dropbox.com/sh/acz2h6z8uaaggoz/AAApubr1204B1FnAsf00naBka?dl=0 

حول IDTechEx

يوجه IDTechEx قرارات عملك الإستراتيجية من خلال منتجات البحث والاشتراك والاستشارات ، مما يساعدك على الربح من التقنيات الناشئة. للمزيد من المعلومات الرجاء الاتصال [البريد الإلكتروني محمي] أو زيارة www.IDTechEx.com.

اتصال وسائل الإعلام:
ناتالي موريتون
مدير التسويق الرقمي
[البريد الإلكتروني محمي] 
+ 44 (0) 1223 812300

اجتماعي روابط:
تغريد: https://www.twitter.com/IDTechEx 
لينكدان: https://www.linkedin.com/company/idtechex/ 
الفيسبوك: https://www.facebook.com/IDTechExResearch 

المصدر IDTechEx


أفلاطون. Web3 مُعاد تصوره. تضخيم ذكاء البيانات.
انقر هنا للوصول.

المصدر: https://www.prnewswire.com:443/news-releases/trends-in-solid-state-battery-discussed-by-idtechex-301341216.html

بقعة_صورة

أحدث المعلومات الاستخباراتية

بقعة_صورة