中国の300whkgパワーバッテリーが開発されました。全固体電池は珍しいことではありません

テスラモデル3を難産に限定しているのは、その有名なパワーバッテリー2170で、比エネルギーは約280ワット時/ kgと言われています。

最新のニュースは、300ワット時/ kg以上の比エネルギーを持つ中国の高ニッケル三元リチウム電池が研究開発されたということです。中国電気自動車100会員協会のエグゼクティブバイスプレジデントであり、中国科学アカデミーの学者であるOuyang Minggaoは、寧徳タイムズ、天津リシェン、国泉ハイテクを含むいくつかのチームが基本的に300ワットの開発を実現したことを明確に指摘しました。時間/ kgパワーバッテリー。

Ouyang Minggaoは、国が2020年に300ワット時/ kgのパワーバッテリーの大量生産目標を達成することを当初計画していたと指摘しました。350ワット時/ kgのエネルギーに影響を与える可能性さえあることは確かです。

2018年1月7日、中国電気自動車100名のメンバーが開催したメディア会議で、組織の副社長であるOuyang Minggaoが、2018年から2018年までの世界のパワーバッテリーの段階的な目標である技術ルートについてスピーチを行いました。 2030.ホットな問題が詳しく説明されています。

いくつかの重要なポイントを以下に要約します。

1. 2020年に、工業化された300ワット時/ kgのパワーバッテリーは大きな進歩を遂げました。モノマーの比エネルギーは350ワット時/ kgに達し、システム260ワット時/ kgが私たちの目標でした。

2.中国科学院の寧波材料研究所は、Yanfeng Lithium Industry Co.、Ltd。と協力して、工業化を推進しています。 2019年には固体リチウムイオン電池の量産を計画している。

3.トヨタがしていることは、完全に固体のリチウム金属電池ではありません。固体リチウムイオン電池です。その負極はグラファイトです（したがって、難易度ははるかに小さくなります）。

4.リチウム硫黄電池とリチウム空気電池に関しては、国内外の進歩は比較的遅いです。 2017年には、画期的な進展は見られませんでした。

5、すべての固体リチウム電池は、2025-2030の間に突破口を開くでしょう。

詳細については、OuyangMinggao氏のスピーチの全文を参照してください。

また、専門家グループ全体を代表し、今年の年次総会（1月21日）でテクニカルレポートを作成します。技術的な問題はたくさんありますが、今はバッテリー、消費電力、充電の3つの問題に焦点を当てています。

まず、コンポーネントレベル、コアテクノロジーレベルパワーバッテリーは間違いなく重要だと思います。燃料電池ももちろん非常に重要です。テクノロジーがあまりにも進歩しているため、今では今年最大の進歩を選んでいます。

第二に、車両技術全体：今年の走行距離は気になりません。現在の車両統合技術の中心的な問題である電気自動車の消費電力です。この問題については、今年の年次総会でもお話しします。

第三に、新エネルギー車の普及と応用のためのシステムエンジニアリングの観点から、充電技術は需要と技術開発の大きな成長の時期を経験しています。焦点を合わせる必要があります。

ですから、100人の年次総会でこれらの3つの質問について話すことになるでしょうが、今日は、純粋な技術のバッテリーの問題である1つの質問だけを選びます。

まず、家庭用電池の主な技術進歩。

最初の側面では、2020年に工業化される300ワット時/ kgのパワーバッテリーは大きな進歩を遂げました。

現在、スペシャルエナジービークルスペシャルには3つのチームがあります。1つは寧徳時代の新エネルギー、1つは天津リシェン、もう1つは合肥国泉です。これら3つのチームが基本的に採用している技術ルートは類似しており、正極はニッケルを多く含み、負極はシリコンカーボンです。この電池の技術指標は、アプリケーションの要件に近く、大きな進歩があると言えます。

比エネルギーは目標に達しました。寧徳時代のエネルギー密度は304ワット時/ kgに達し、他の2つは同様でした。サイクルライフに関しては、寧徳時代は基本的に約1,000倍です。もちろん、一部の企業の安全基準はまだ完全には満たされておらず、寧徳時代の安全も通過しています。

300ワット時/ kgのモノマーは、基本的に正方形のバッテリーではなく、ソフトパックされたバッテリーであるため、おそらく200〜210ワット時/ kgのバッテリーシステムを作成できます。

2017年の終わりと2018年の初めに、モノマーのエネルギー密度は約230ワット時/ kgであり、システムは約150ワット時/ kgです。

2018年と2019年でも、温度を50〜70ワット/ kg上げる必要があります。これはできると思います。 2020年に関しては、モノマーの比エネルギーは350ワット時/ kgに達し、システム260ワット時/ kgが私たちの目標です。

第2の側面では、2025年までに、400ワット時/ kgの単一セルという工業化の目標を達成することが期待されています。

モノマーは300ワット時/ kgで、負極はカーボンからシリコンカーボンに変化します。 400ワット時/ kgに達するには、正極を交換する必要があります。現在、選択できるアノードにはいくつかの種類があります。当社の「新エネルギー車の主要プロジェクト」のブレークスルーは、大容量のリチウムに富むマンガンベースのカソード材料です。

2つのユニットがフロンティアの基本プロジェクトに着手しました。1つは中国科学院の物理学研究所で、リチウムに富むマンガンベースの正極サイクルの電圧減衰を改善しました。到達した指標は、100週間後に電圧減衰が2％未満に低下することであり、これは主要な進展であると言えます。

もう1つは北京大学のチームです。初めて、400mAh / gの比容量を持つリチウムに富むマンガンベースの正極が開発されました。 400ワット時/ kg以上でも問題ありません。

より最先端の第3の側面は、全固体電池です。

青島エネルギー研究所、中国科学院、寧波材料研究所、中国科学院、物理学研究所、中国科学院など、国内の全固体電池には多くの研究機関や産業部門があります。青島時代の新エネルギーとAVICリチウム。

最近、中国科学院の寧波材料研究所は、工業化を促進するためにYanfengリチウム産業と協力しています。 2019年には固体リチウムイオン電池の量産を計画している。

固体電池は間違いなく2017年の世界の電池分野で最もホットな専門用語であると言わなければならないので、例として全固体電池を使用した世界的な電力電池技術のホットスポットを紹介します。

第二に、世界的な電池技術のホットスポット：すべての固体リチウム電池技術の概要

すべての固体リチウム電池は、これらの単語のそれぞれを少なくすることはできず、変更することはできません。たとえば、「すべての固体」は「固体」と同じではなく、「リチウム電池」および「リチウムイオン電池」は概念。

いわゆる「全固体リチウム電池」は、使用温度範囲で固体であり、電解質材料が固体であり、液体成分を含まない一種のリチウム電池である。そのため、私たちは皆「全固体電解質リチウム電池」と呼ばれています。

この全固体リチウム電池は、全固体リチウム一次電池と全固体リチウム二次電池に分けられます。

一次電池はすでに有用であり、全固体リチウム二次電池は全固体リチウムイオン電池とリチウム金属電池に分けられます。これらの2つの概念を区別する必要があります。いわゆる全固体リチウム電池は、その負極がリチウム金属でできていることです。負極が炭素またはシリコン炭素またはチタン酸リチウムでできていることがわかりました。

全固体リチウム電池の概念は、リチウムイオン電池の概念よりも早いです。リチウムイオン電池が登場してから約25年しか経っていないことは誰もが知っています。それらは日本人によって発明されました。過去25年間、車に10年以上使用されているため、非常に若いですが、非常に速く進歩します。

初期の全固体リチウム電池は、負極としてリチウム金属を備えた全固体金属リチウム電池を指します。そのため、固体全体が負極としてリチウム金属であるとよく言われます。

全固体リチウム電池には、いくつかの潜在的な技術的利点があります。

まず、たとえば、セキュリティが高いです。電解質燃焼の問題を引き起こす電解質としての有機溶媒がないためです。

第二に、エネルギー密度が高い。固体電解質の密度と使用量は液体電解質のそれよりも高いことに注意する必要があります。ポジティブな素材とネガティブな素材が同じ場合、彼の利点は明らかではありません。ただし、固体電解液の後に電解液の漏れがなければ、ソフトバッグを作るのとは異なり、まとめて積み重ねることができるため、体積比エネルギーが高くなります。

第三に、正極材料の選択範囲が広い。負極はリチウム金属であるため、正極にはリチウムが含まれていません。また、電解質の電圧ウィンドウが広くなり、正極材料の選択範囲が広くなり、比エネルギーを上げることができます。

第四に、システムはエネルギーよりも高いです。電解質には流動性がないため、内部直列を介して高電圧モノマーを形成するのに便利であり、これは電池システムグループの効率とエネルギー密度に有利です。

しかし、問題もあります。

最初の問題は、固体電解質材料のイオン伝導率が低いことです。

現在、3つの固体電解質があり、1つはポリマー、1つは酸化物、もう1つは硫化物です。高分子電解質、実際、このバッテリーはフランスの一部の車で使用されており、現在使用されています。問題は加熱することです。バッテリーは60度に加熱する必要があり、イオン伝導度が高く、バッテリーは正常に動作します。

現在、酸化物電解質の導電率は一般に液体の導電率よりはるかに低いです。

硫化物の固体電解質だけが液体状態に似ています。たとえば、トヨタはこの硫化物の固体電解質を使用しているので、固体電解質は画期的なものです。主なブレークスルーは、硫化物の固体電解質です。

2番目の問題は、固体/固体界面の接触と安定性が悪いことです。

液体と固体の組み合わせは非常に簡単で浸透します。しかし、固体と固体の接触と安定性はあまり良くなく、大きな問題です。硫化物電解質のリチウムイオン伝導性は改善されていますが、界面の接触と安定性には依然として問題があります。

3番目の問題は、金属リチウムの帯電性の問題です。

固体電解質では、リチウム表面でのチョーキングやデンドライトの成長にも問題があります。そのサイクル、安全性さえもまだ研究する必要があります。

もちろん、まだ問題はあります。つまり、製造コストが高いということです。

上記の問題、特に固体界面の界面/安定性と充電性の問題に基づいて、真の全固体金属リチウム電池技術はまだ未成熟であり、技術的な不確実性があります。

現在、性能には飛躍的な進歩があり、主に固体リチウムイオン電池を中心に、性能上の利点と工業化の見通しがあります。

固体リチウムイオン電池と全固体リチウム電池の違いは何ですか？全固体電池は必ずしもすべてが固体電解質であるとは限りません。つまり、液体と固体が混合された液体がまだ少量存在し、混合の比率が大きくなります。

固体リチウムイオン電池では、電解質は固体ですが、セル内には少量の液体電解質があります。いわゆる半固体は、固体電解質と液体電解質の半分、またはセルの半分が固体で半分が液体です。そのため、主に固体で少量が液体である準固体のものがあります。

国内外の固体リチウム電池について

固体リチウム電池は引き続き熱くなり、米国、ヨーロッパ、日本、韓国、中国がすべて投資しています。各国の考え方は同じではありません。

たとえば、米国では、中小企業や起業家企業が主力です。米国には、新興企業とSakti3の両方の優れた企業が2社あります。ゴルフ練習場は500kmに達する可能性があり、まだ揺籃期にあります。もう1つはSolidPowerと呼ばれ、BMWなどのいくつかの大企業によって投資されました。米国は主に破壊的技術に基づく小さな会社、スタートアップ企業です。

日本では、基本的には固体リチウムイオン電池です。最も有名なトヨタは2022年に商品化されます。

トヨタが何をしているのか見てみましょう。トヨタがしていることは、完全に固体のリチウム金属電池ではありません。固体リチウムイオン電池です。その負極は、グラファイト、硫化物電解質、高電圧正極です。シングルセルバッテリーの容量が15アンペアの場合、電圧は10Vを超えます。2022年の商品化の実現は信頼できます。

そのため、日本では転覆やリチウムイオン電池はなく、以前はプラスとマイナスも使用できました。韓国も、日本と同様に、リチウム金属アノードではなく、グラファイトベースのアノードです。

中国、日本、韓国の状況は似ています。なぜなら、私たちはすでにリチウムイオン電池の大規模な産業チェーンを持っており、それらを再発明したくないからです。

第三に、包括的なレビューと展望

まず、リチウムイオン電池は2020年までに300ワット時/ kgの目標を達成することが期待されています。

現在、国内外の技術研究開発は基本的に同じレベルですが、安全性の研究を強化する必要があります。このバッテリーの核心は安全です。

第二に、長期的な目標を達成するための2つの新しいタイプのシステムとして、リチウム硫黄電池とリチウム空気電池は現在、国内外でゆっくりと進歩しています。 2017年には、画期的な進展は見られませんでした。

リチウム硫黄電池の重量対重量比は、基本的に体積対体積の比率と同じであるため、体積対体積のエネルギーを増やすことは非常に困難です。

乗用車や自動車の体積エネルギーの需要は、重量比エネルギーよりも重要な場合があります。キログラムあたり400ワット時/ kgがありますが、体積エネルギーはわずか400ワット時/リットルです。それについて話すのは良くありません。

リチウムイオン電池は、一般に、例えば、３００ワット時／ ｋｇの重量比、および６００ワット時／リットルの体積比を有する。

リチウム空気電池は、空気亜鉛電池、水素燃料電池、リチウム二次電池を統合するのにすべての困難があると言われるべきです。対照的に、水素燃料電池はより競争力があります。

第三に、全固体リチウム電池の研究開発産業化は引き続き熱くなっていますが、固体/固体界面の安定性と金属リチウム負極の充電性という2つの問題によって制約されています。真の全固体リチウム金属アノード電池はまだ成熟していませんが、固体電解質として硫化物を含む無機リチウムイオン電池は画期的なものであると言えます。

一般的な全固体電池の開発の道筋を見ると、電解質は液体、半固体、固液から固体、そして最終的にはすべての固体状態に混合される可能性があります。

負極は、黒鉛負極からシリコンカーボン負極までとなります。現在、グラファイト負極からシリコンカーボン負極に変換中であり、最終的に金属リチウム負極に移行することは可能ですが、技術的な不確実性が残っています。

第4に、中国は2017年に、大容量のリチウムに富むカソード材料に関していくつかのブレークスルーを達成しました。大容量のリチウムリッチカソードと大容量のシリコンカーボンアノードをベースにした革新的なリチウムイオン電池は、リチウム硫黄電池やリチウム空気電池よりも実現可能です。

上記の進捗分析によると、私たちの専門家グループは、次のように、技術バッテリー技術の開発動向に関する反復の最適化を行いました（国のバッテリー技術ロードマップに基づくものではなく、参照のみ）。

1. 2020年の比エネルギーは300ワット時/ kg、比電力は1000ワット時/リットル、サイクルは1000回以上、コストは0.8元/ワット時未満です。これは確かです。

対応する素材は何ですか？高ニッケル3元。ニッケル：コバルト：マンガンの比率が3：3：3から6：2：2に移行していることは誰もが知っています。これは高ニッケルで、ニッケルは6になり、次に8：1：1に変換され、ニッケルは8になります。コバルトさらに1に落とすと、コバルトでさえさらに0.5に減ります。負極は、カーボン負極からシリコンカーボン負極に変換する必要があります。これが私たちの現在の技術的変化です。

2. 2025年までに、カソード材料はその性能をさらに向上させるでしょう。たとえば、今年重要なブレークスルーを達成したリチウムに富むマンガンベースの材料には、もちろん他の材料も含まれます。

2020年から2025年にかけて、300ワット時/ kgから400ワット時/ kgに、ワット時あたりのコストが8セントから6セント未満に削減されます。現時点で、私たちの一般的な価格性能の純粋な電気自動車は、300〜400キロメートルの妥当な走行距離を持っています。

3. 2030年までに、電解質の飛躍的進歩が期待されています。つまり、2025〜2030年の最大の突破口は電解質である可能性があります。つまり、全固体リチウム電池は大規模に工業化され、電池セルは500ワット時/ kgに達します。

2030年には、通常の価格性能モデルは500キロメートル以上に到達できるはずです。もちろん、他の技術の協力も必要です。