全固体電池はリチウム電池を燃やすことができますか？

最近、全固体電池は電池業界で話題になっています。情報源は、数日前に、米国の会社フィスカーモーターズが新しいバッテリー技術をリリースしたことです-ソリッドステートバッテリーは、電気自動車ユーザーの走行距離を500マイル（約804 km）以上に増やすと言われています、充電時間はわずか1です分 。全固体電池はリチウム電池を「数秒で終える」ことができるという見方さえあります。多国籍自動車会社は、全固体電池の分野でますます速くなっています。これは、全固体電池の開発に関する最初のニュースではありません。

現在、全固体電池はどの程度開発されていますか？外界などの性能はこんなに優れているのでしょうか？商品化からどれくらい離れていますか？この点で、記者は以下を理解するために関連する専門家にインタビューしました。

全固体電池の2つの特徴

まず、エネルギー密度は従来のリチウム電池の約2.5〜3倍です。

第二に、それはより安全であり、バッテリーの破裂や高温などの事故によって引き起こされる燃焼の危険を排除します。

全固体電池の2つの難しさ

1つは電解質材料自体の問題です。

2つ目は、インターフェイスパフォーマンスの調整と最適化です。現在の観点から、その商品化の道はまだ非常に長いです。

外国の全固体電池は頻繁に発生します

最近、多くの新しい全固体電池のトレンドが業界の注目を集めています。外国メディアの報道によると、フィスカーは全固体電池の特許を申請しており、2023年に量産を達成する予定です。フィスカーは、フィスカーの全固体電池は、従来の2.5倍のエネルギー密度の3次元電極を使用していると主張していますリチウムイオン電池。

フィスカーは全固体電池のニュースを公開するだけでなく、世界中の多くの企業や組織が全固体電池の最新の開発を発表しています。 「世界の全固体電池市場2017〜2021」によると、現在、トヨタ、パナソニック、サムスン、三菱、BMW、現代、ダイソンなどが予備の全固体電池の開発を強化している。フランスのBolloré、米国のSakti3、日本のトヨタは、それぞれポリマー、酸化物、硫化物の3つの固体電解質の技術開発の方向性を表しています。さらに、次のようなレポートがあります。

1.フランスの会社Boroleは、子会社のBatscapが製造した30kWhの金属リチウムポリマー電池（LMP）を搭載した2,900台の電気自動車に投資しました。

第二に、トヨタはエネルギー密度400Wh / Lの全固体リチウムイオン電池を開発しました。トヨタの研究者は、バッテリーは2020年頃に商品化されると述べた。

第三に、パナソニックの最新の全固体電池のエネルギー密度は3〜4倍に増加しました。ホンダと日立造船はAhクラスのバッテリーを確立し、3年後に量産が見込まれている。

研究開発については、全固体電池の分野で独自に開発した外国企業もあれば、共同研究開発を選択した外国企業もあります。たとえば、フォルクスワーゲンは全固体電池の開発が比較的遅れていますが、独自に開発する準備ができています。少し前に、トヨタは松下と協力して全固体電池を開発したと発表した。数日後、BMWはSolidPowerと協力して固体リチウム電池を開発したと発表しました。ボッシュと日本の有名なGSYUASA（Tangshhao）バッテリー会社、および三菱重工業は、固体アノードリチウムイオンバッテリーに焦点を当てた新しい工場を共同で設立しました。

全固体電池の国内で強化された研究開発

中国では、中国科学院（以下「中国科学院」という）は、全固体電池のレイアウトが比較的初期のものです。現在、5つのR＆Dチームが異なる進歩を遂げています。

1.中国科学院の化学研究所のGuoYuguoのチームは、4.5ボルトの耐酸化性を備えたポリエーテル-アクリレートポリマー固体電解質を開発しました。

2.中国科学院の寧波材料研究所のXuXiaoxiongチームは、酸化物、硫化物固体電解質材料、セラミックシート、および全固体電池を開発し、会社との工業化を試みました。現在、チームは0.2Ah〜10Ahの容量を持つ一連のソリッドステートシングルセルの開発を主導しています。 10Ahソリッドステートシングルセルのエネルギー密度は260Wh / kgに達し、1000サイクルの容量保持率は88％です。

3.中国科学院の青島バイオエネルギー研究所のCuiGuangleiは、炭酸ポリプロピレン、セルロース、酸化リチウムランタンの固体電解質を開発しました。開発したバッテリーのエネルギー密度は300Wh / kgに達し、マリアナ海溝試験で初めて深海を完成させました。

4.中国科学アカデミーの上海陶磁器研究所のチームであるGuoXiangxinは、ポリエチレンオキシド、リチウムランタンジルコニウムオキシドの固体電解質を開発し、2Ah固体リチウムイオン電池を開発しました。

V.中国科学院の物理学研究所は、その場での凝固の概念を提案し、検証しました。 10Ahソフトパッケージセルのエネルギー密度は310-390Wh / kgに達し、体積エネルギー密度は800-890Wh / Lに達しました。バッテリーは室温90℃にすることができます。°Cで循環させます。

さらに、有名な国内電池会社の寧徳時代は、全固体電池の研究開発にも投資してきました。現在、寧徳時代の高分子リチウム金属全固体電池サイクルは300週間以上に達し、容量保持率は82％に達しています。

商業化はまだ多くの欠点を克服する必要があります

現在、全固体電池の開発が本格化しています。長期的には、どのような展開が見られるのでしょうか。全固体電池の権威ある専門家は、中国自動車ニュースに、全固体電池の開発は主に2つのルートに従うと語った。1つはポリマールートである。もう1つは全無機セラミックルートで、全無機セラミックルートは酸化物と硫化物の方向に分けることができます。現在、どちらの技術ルートにも克服できない欠点があり、大規模に商品化することはできません。

セラミックルート全固体電池

セラミックルート全固体電池の最大の問題は、既存の電池のチタン酸リチウム電池と同様に、エネルギー密度が比較的低いことです。これは、リン酸鉄リチウムや三元材料電池よりもエネルギーが低いですが、充電できます。大量に排出されます。エネルギー密度が比較的低いため、セラミックで裏打ちされた全固体電池は、既存の電池よりも経済的ではありません。専門家は記者団に、日本はセラミックルートの全固体電池を10年以上使用しており、最先端を走っていると語った。日本のプロパガンダレポートで提案された15分間の電気は完全に信頼できます。

ポリマー全固体電池

報告によると、ポリマー全固体電池のエネルギー密度は高くなりますが、充電率は低くなります。ポリマー全固体電池のインターフェース間の内部抵抗は大きく、完全に充電するには5時間以上かかります。急速充電が危険な場合もあるのは、エネルギー密度が高いためです。内部抵抗が大きいため、ポリマー全固体電池は充電中にエネルギー損失を引き起こしますが、これは無視できない問題です。さらに、ポリマー全固体電池の最も致命的な問題は、室温での高い充電温度と低い充電率であり、これは大規模な商用アプリケーションを制限します。しかし、中国のほとんどの研究機関や企業は現在、ポリマー全固体電池をターゲットにしています。

世界的な全固体電池技術の発展の観点から、中国は後退しておらず、外国の先進技術に匹敵します。中国科学院の青島バイオエネルギー研究所の研究者であるCuiGuangleiは、彼が率いるチームによって開発された全固体電池がマリアナで「Qingeng-1」全深海電力アプリケーションのデモンストレーションを成功裏に実行したと記者団に語った。塹壕、中国を日本に次ぐ全海のマスターにするリチウム電力技術の国。

中国科学院の会員で清華大学の教授であるOuyangMingも、全固体電池の開発について話しました。彼は言った：

米国は、中小企業や起業家企業とともに、有機-無機複合固体電解質用の大容量固体リチウム電池の開発に焦点を当てています。日本と韓国は、無機固体電解質を使用した大容量の固体リチウム電池を開発しており、いくつかの企業が量産計画を導入しています。中国、日本、韓国の状況は似ています。 3か国はすでに大規模なリチウムイオン電池産業チェーンを持っており、自らを再発明したくありません。

一般に、固体電池、電解質の開発は、液体、半固体、固液混合から固体開発、そして最終的にはすべての固体状態への道をたどることがあります。負極の場合、黒鉛負極からシリコンカーボン負極への遷移。現在、中国はグラファイトアノードからシリコンカーボンアノードへと変貌を遂げており、ついにリチウム金属アノードへの転換が可能になりました。ただし、このルートには技術的な不確実性があります。

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