Werden Festkörperbatterien zum neuen Liebling des Energiespeichermarktes? 2024-06-10

Mit der Weiterentwicklung der Energiespeicherindustrie hat die hochleistungsfähige Entwicklung von Energiespeicherkraftwerken zu einer Verbesserung des wirtschaftlichen Nutzens geführt. Die Kapazität von Energiespeicherbatterien ist ebenfalls immer größer geworden, aber mit ihr kommen immer größere Sicherheitsherausforderungen. Energiespeicher Sicherheitsfragen in der Industrie haben ebenfalls weit verbreitete Aufmerksamkeit erregt.

Wie können Sicherheitsrisiken geknackt und die Sicherheitsleistung von Energiespeicherkraftwerken verbessert werden? Im Kontext der rasanten Entwicklung neuer Energiefahrzeuge, tragbarer elektronischer Geräte, großer Energiespeichersysteme und anderer Bereiche haben Festkörperbatterien als neue Energiespeichertechnologie mit großem Potenzial die Vorteile einer hohen Energiedichte, einer hohen Sicherheit und einer langen Lebensdauer. , entstehen schnell, und der Kommerzialisierungsprozess beschleunigt sich plötzlich. Werden Festkörperbatterien zum neuen Liebling des Energiespeichermarktes?

01 Festkörperbatterien und Energiespeicher

Solid-State-Batterie ist eine neue Art von Batterie, die Festelektrolyt verwendet, um den Elektrolyten in traditionellen Lithium-Ionen-Batterien zu ersetzen. Seine positive Elektrode, negative Elektrode und Elektrolyt sind alle fest. Diese Eigenschaft verleiht ihm eine höhere Energiedichte, stärkere Sicherheit und Stabilität Sex. Darüber hinaus zeigen Festkörperbatterien eine bessere Arbeitsstabilität in Umgebungen mit hohen und niedrigen Temperaturen, was die Lebensdauer der Batterie verlängert und die Kosten für den gesamten Lebenszyklus reduziert.

Obwohl sich Festkörperbatterien noch in einem frühen Stadium der Kommerzialisierung befinden, ist das globale F & E-Rennen in eine fieberhafte Phase eingetreten. Regierungen, wissenschaftliche Forschungseinrichtungen und große Unternehmen aus verschiedenen Ländern haben die Investitionen erhöht und den Forschungs-, Entwicklungs- und Industrialisierungsprozess der Festkörperbatterietechnologie durch eine tiefgreifende Integration von Industrie, Wissenschaft und Forschung beschleunigt.

Festkörperbatterien eignen sich anwendungstechnisch für verschiedene Energiespeicher, wie z.B. Hausenergiespeicher, Industrieenergiespeicherkraftwerke etc. Ihre hohe Stabilität und Langlebigkeit tragen dazu bei, die Energiespeicherkosten zu senken und die Energieeffizienz zu verbessern.

Unter den Anforderungen höherer Sicherheit und Energiedichte haben inländische Festkörperbatterien bereits begonnen, in den Bereich der Energiespeicherung einzusteigen. Im Januar 2019 entwickelte das Team für hochsichere Festkörper-Energiespeicherbatterien des Institute of Energy Storage and New Electrical Technology of China Electric Power Research Institute Co., Ltd. eine hochsichere Festkörper-Energiespeicher-Lithiumbatterie, die das Problem des Batteriebrandes löste. Die Produktion hat begonnen und wird im Demonstrationsprojekt für MWh-Energiespeichercontainer eingesetzt.

02 Solid State Batterien haben offensichtliche Vorteile

Hohe Energiedichte: Im Vergleich zu herkömmlichen flüssigen Lithiumbatterien haben Festkörperbatterien eine höhere theoretische Energiedichte dank eines höheren elektrochemischen Fensters, das hochenergetische Kathodenmaterialien und metallische Lithiumanoden aufnehmen kann.

Hohe Sicherheitsleistung: Die Sicherheitsrisiken von Flüssigbatterien sind hauptsächlich auf den flüssigen Elektrolyten zurückzuführen. Festkörperbatterien werden durch Festelektrolyte ersetzt, die eine stärkere thermische Stabilität aufweisen und das Risiko einer spontanen Verbrennung und Explosion stark reduzieren.

Niedriges Batteriegewicht: Festkörperbatterien benötigen keine Elektrolyte und Separatoren, was Verpackungen, Kühlsysteme usw. vereinfachen kann. Das Gewicht und Volumen des gesamten Batteriepacks kann reduziert werden, wodurch die Lebensdauer der Batterie verbessert wird.

Aus Sicht der Entwicklungsperspektiven kann die Festkörperbatterietechnologie mit neuen Materialien mit höherer Aktivität und Grammkapazität kombiniert werden und ist die wahrscheinlichste Energiespeichertechnologie, die in den nächsten Jahren eine großtechnische Anwendung erreichen wird. Im Prozess der technologischen Entwicklung steht sie jedoch noch vor einigen Herausforderungen. Einerseits ist die technische Schwelle hoch, andererseits sind die Materialkosten hoch.

Die Entwicklung der Technologie folgt jedoch in der Regel einem klaren Weg, der von der theoretischen Erforschung über die Laborüberprüfung bis hin zur Produktentwicklung und schließlich zur Kommerzialisierung beginnt. Das Kostenproblem von Festkörperbatterien wird voraussichtlich auch in Zukunft gelöst werden, wenn die Technologie voranschreitet.

03 Perspektiven von Festkörperbatterien

Aus Sicht der Branche sind „Festkörperbatterien derzeit zweifellos eines der auffälligsten Probleme. Es gilt weithin als führend in der Batterietechnologie der nächsten Generation. Es wurde nicht nur in die Entwicklungsstrategien großer Länder und Regionen wie China, den Vereinigten Staaten, Japan und Südkorea einbezogen, sondern ist auch zum Kernland im Wettbewerb um die Batterietechnologie der nächsten Generation geworden.

Derzeit haben die Überseemärkte die Führung bei der Entwicklung und dem Einsatz von Festkörperbatterien übernommen. Die Länder bemühen sich, die Kommerzialisierung so schnell wie möglich zu erreichen und die Umsetzung der Technologie mit finanziellen Subventionen energisch zu fördern.

Japan: Japanische Hersteller setzen in der Regel frühzeitig Festkörperbatterien ein, in der Regel in Form gemeinsamer Forschung und Entwicklung zwischen Unternehmen und Institutionen, die sich auf Sulfid-Festkörperelektrolyte konzentrieren. Zu den repräsentativen Herstellern gehören Toyota, Panasonic, Nissan und andere Unternehmen. Japan hat ein gemeinsames Forschungs- und Entwicklungssystem zwischen Autounternehmen und Batterieherstellern eingerichtet, mit einer staatlichen Finanzierung von über 200 Milliarden Yen (etwa 10 Milliarden Yuan), mit dem Ziel, alle Festkörperbatterien bis 2030 mit einem Energiedichteziel von 500 Wh / kg zu vermarkten.

Südkorea: Das Forschungsmodell basiert hauptsächlich auf der eigenen Forschung des Unternehmens und der externen Zusammenarbeit. Der technische Weg konzentriert sich auf das Sulfidsystem. Die Geschwindigkeit der Batteriezellenentwicklung ist langsamer als in Japan. Koreanische Unternehmen entwickeln jedoch weiterhin positive und negative Elektrodenmaterialien und es wird erwartet, dass sie schnell ein Angebot an Festkörperbatteriematerialien aufbauen werden. Chain, führende Hersteller sind Samsung SDI, LG, SKI und andere Unternehmen. Darüber hinaus stellt die Regierung Steuergutschriften zur Verfügung, um die Forschung und Entwicklung von Festkörperbatterien zu unterstützen, und wird gemeinsam von Batterieriesen gefördert. Ziel ist die Entwicklung einer kommerziellen Technologie mit einer Energiedichte von 400Wh/kg in den Jahren 2025-2028 und die komplette Fahrzeuginstallation im Jahr 2030.

USA: Start-ups sind beliebt und der Kommerzialisierungsprozess ist schnell. Mit dem Schwerpunkt auf der Förderung der Lokalisierung der Industriekette für Elektrofahrzeuge hat es eine große Anzahl von Start-up-Unternehmen für Festkörperbatterien, die sich auf Innovationen konzentrieren, mit dem Hauptzweck der schnellen Finanzierung und Notierung. Die technischen Wege sind meist Polymerelektrolyte und Oxidelektrolyte, und der Kommerzialisierungsprozess ist relativ schnell. Repräsentative Hersteller für Solid Power, SES, Quantum Scape, etc.

04 Unternehmensaufbau

1. Ningde-Ära

CATL konzentriert sich auf die Forschung und Entwicklung, Produktion und den Verkauf von neuen Energiefahrzeug-Batteriesystemen und Energiespeichersystemen. Es verfügt auch über tiefe Akkumulations- und Kerntechnologien in den Bereichen Batteriematerialien, Batterierecycling und -wiederverwendung, Batteriemanagementsysteme und intelligente Fertigungsanlagen. Derzeit hat CATL die Führung in der Forschung und Entwicklung der Festkörperbatterietechnologie übernommen, wobei auf verschiedene Festkörperelektrolyttechnologierouten wie Oxide, Sulfide und Polymere geachtet und die Investitionen in Forschung und Entwicklung erhöht wurden.

2\Yiwei Lithium Energy

Yiwei Lithium Energy festigt nicht nur seine Marktposition im traditionellen Batteriegeschäft weiter, sondern setzt auch aktiv auf modernste Batterietechnologie. Derzeit hat Yiwei Lithium Energy eine eingehende Gestaltung sowie Forschung und Entwicklung der Festkörperbatterietechnologie durchgeführt. Seine Solid-State-Batterieprodukte übernehmen die All-Festkörper-Dünnfilm-Softpack-Batterietechnologie, die mit Halogenidelektrolyten hergestellt wird, und sind bestrebt, die Energiedichte, Sicherheit und Zykluslebensdauer zu verbessern, um die Anforderungen des Marktes für höhere Standards in der Zukunft zu erfüllen.

1. Hanfeng-Lithium-Industrie

Im Bereich der Festkörperbatterien betreibt Ganfeng Lithium aktiv die Forschung und Entwicklung und Industrialisierung von Festkörperbatterien und engagiert sich für die Lösung wichtiger technischer Probleme von Festkörperbatterien, einschließlich der Erforschung und Entwicklung von Festkörperelektrolyten, der Optimierung von Elektrodenmaterialien und der Integration von Batteriesystemen, um in Zukunft größere Erfolge zu erzielen. Nutzen Sie die Chancen in den neuen Energiefahrzeug- und Energiespeichermärkten.

4. Bienenstockenergie

Seit seiner Gründung hat Honeycomb Energy aktiv in die Forschung und Entwicklung und Produktion mehrerer technischer Routen wie ternäres NCM, Lithiumeisenphosphat (LFP), kobaltfreie Batterien und Festkörperbatterien investiert. Es ist eines der ersten Unternehmen der Welt, das eine Massenproduktion von kobaltfreien Batterien in großem Maßstab erreicht. Im Bereich der Festkörperbatterien brachte Honeycomb Energy 2023 seine Gelee-Batterie der zweiten Generation auf den Markt, die weltweit erste prismatische Halbfestbatterie. Es verwendet die Gelee-Elektrolyttechnologie der zweiten Generation und die integrierte Verbundkathodentechnologie, die die Sicherheit und Energiedichte deutlich verbessert.

5\ Guoxuan Hi-Tech

Im Bereich der Festkörperbatterien engagiert sich Guoxuan Hi-Tech für die Forschung und Entwicklung von Festkörperbatteriematerialien, Festkörperelektrolytmembranen, Festkörperbatteriezellen und Batteriesystemen, um die wichtigsten technischen Probleme von Festkörperbatterien zu lösen und die Energiedichte, Sicherheit und Lebensdauer von Batterien zu verbessern. Derzeit haben die Festkörperbatterien von Guoxuan Hi-Tech eine Energiedichte von 260 Wh / kg und 160 kWh ternäre halbfeste Batteriepacks wurden in Fahrzeugen installiert. Die 360Wh/kg ternäre Semi-Solid-Batterie wird 2024 in Serie produziert.

Mit Blick auf die Zukunft, mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie und der rasanten Entwicklung der Industrie, wird erwartet, dass Festkörperbatterien große Anwendungen in verschiedenen Bereichen erreichen werden. Vor allem im Elektrofahrzeugmarkt werden Festkörperbatterien zu einer wichtigen Kraft für die Förderung der Industrieentwicklung. Gleichzeitig werden die Märkte für Energiespeicher und tragbare Geräte auch die breite Anwendung von Festkörperbatterien einleiten.

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