Hablando ligeramente de la batería de estado sólido – Taipu Technology

IntroducciónUna batería de estado sólido es una batería que utiliza electrodos sólidos y un electrolito sólido. Las baterías de estado sólido generalmente tienen baja densidad de potencia y alta densidad de energía, que es una batería ideal para vehículos eléctricos. En 2030, es posible que las baterías de iones de litio ya no sean la corriente principal de las baterías de vehículos eléctricos, pero todavía tienen un lugar en algunos ...

Ligero hablando de la batería de estado sólido

Sígueme en:

Introducción
Una batería de estado sólido es una batería que utiliza electrodos sólidos y un electrolito sólido. Las baterías de estado sólido generalmente tienen baja densidad de potencia y alta densidad de energía, que es una batería ideal para vehículos eléctricos.
En 2030, es posible que las baterías de iones de litio ya no sean la corriente principal de las baterías de vehículos eléctricos, pero todavía tienen un lugar en algunos componentes electrónicos. Según las estimaciones, se espera que el mercado de baterías de estado sólido de China alcance los 3 mil millones de CNY en 2025 y los 20 mil millones de CNY en 2030.

Curso de Desarrollo
Desde que Sony introdujo las baterías de iones de litio que contienen electrolitos líquidos en los dispositivos electrónicos en 1991, las baterías de litio líquido se han convertido en una de las rutas técnicas más maduras y ampliamente utilizadas.

En 2010, Toyota lanzó una batería de estado sólido con una autonomía de crucero de más de 1000 km. Esfuerzos como QuantumScape y Sakti3 también están tratando de reemplazar las baterías de litio líquido tradicionales con baterías de estado sólido.

La empresa canadiense Avestor también intentó desarrollar baterías de litio de estado sólido y finalmente se declaró en bancarrota en 2006. Avestor utiliza un separador de polímeros para reemplazar el electrolito líquido en la batería, pero no ha resuelto el problema de seguridad, y ha habido varios incendios o explosiones de baterías en América del Norte.

A mediados de marzo de 2015, James Dyson, el inventor de la aspiradora y fundador de la empresa británica Dyson, invirtió sus primeros 15 millones de dólares en la empresa de baterías de estado sólido Sakti3, que es una startup de baterías fundada en 2007.

En enero de 2018, una nueva y revolucionaria tecnología de baterías parece estar finalmente cerca de la realidad. Si se espera, la nueva tecnología podría mantener a los adictos a los teléfonos móviles durante días y aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos a más de unos 800 kilómetros. La nueva tecnología, conocida como tecnología de batería de estado sólido, sustituye los electrolitos líquidos de las baterías actuales por materiales cerámicos.

En enero de 2018, formó una alianza con BMW, que se ha comprometido a suministrar algún tipo de componente de batería a cada producto que fabrique durante los próximos 10 años.

El 9 de enero de 2021, Weilai Automobile lanzó un nuevo paquete de baterías de estado sólido de 150 kWh. Se espera que el vehículo eléctrico Weilai equipado con esta tecnología se entregue en el cuarto trimestre de 2022, y se espera que la autonomía de crucero supere los 1.000 kilómetros.

El 22 de enero de 2022, se lanzó en Xinyu el vehículo operativo de demostración Dongfeng E70 equipado con baterías de estado sólido Ganfeng, y se lanzó oficialmente al mercado el primer lote de 50 vehículos operativos de demostración de baterías de estado sólido. La primera línea de producción del nuevo proyecto de baterías de litio con una producción anual de 10 GWh en la segunda fase de la batería de litio de Ganfeng también se puso en funcionamiento oficialmente el mismo día.

Principio
Los científicos también llaman vívidamente a la batería de litio líquido tradicional "batería de mecedora". Los dos extremos de la mecedora son los polos positivo y negativo de la batería, y el electrolito (líquido) está en el medio. El ion de litio es como un excelente atleta, corriendo de un lado a otro en ambos extremos de la mecedora. Durante el movimiento del ion de litio del electrodo positivo al electrodo negativo y luego al electrodo positivo, se completa el proceso de carga y descarga de la batería.

El principio de una batería de estado sólido es el mismo, excepto que su electrolito es sólido y su densidad y estructura permiten que se acumulen más iones cargados en un extremo, conduzcan una mayor corriente y aumenten la capacidad de la batería. Por lo tanto, para la misma cantidad de energía, el volumen de las baterías de estado sólido se reducirá. No solo eso, dado que no hay electrolito líquido en las baterías de estado sólido, el almacenamiento será más fácil, cuando se usa en equipos grandes como automóviles, no es necesario agregar tuberías de enfriamiento adicionales, controles electrónicos, etc., lo que no solo ahorra costos, sino que también reduce el peso de manera efectiva.

Ventajas

  1. Luz: alta densidad de energía. Después de usar electrolitos de estado sólido, el sistema de materiales aplicable de las baterías de iones de litio también cambiará. El punto central es que no es necesario usar electrodos negativos de grafito intercalados con litio, sino usar directamente litio metálico como electrodos negativos, lo que puede reducir significativamente la cantidad de materiales de electrodos negativos, de modo que la densidad de energía de toda la batería se pueda mejorar significativamente.
  2. Delgado – de tamaño pequeño. En las baterías tradicionales de iones de litio, se requieren separadores y electrolitos, que en conjunto representan casi el 40% del volumen y el 25% de la masa de la batería. Y si se reemplazan por electrolitos sólidos (principalmente materiales cerámicos orgánicos e inorgánicos), la distancia entre los electrodos positivo y negativo (tradicionalmente llenos por electrolito de diafragma, ahora llenos por electrolito sólido) se puede acortar a solo unas pocas micras a una docena de micras, de modo que el grosor de la batería se pueda reducir considerablemente, por lo que la tecnología de batería de estado sólido es la única forma de miniaturización y adelgazamiento de las baterías.
  3. La perspectiva de la flexibilidad. Incluso los materiales cerámicos frágiles suelen ser flexibles con espesores inferiores a milímetros, y el material se vuelve flexible. En consecuencia, la flexibilidad de las baterías de estado sólido también mejorará significativamente después de ser cada vez más delgadas. Mediante el uso de materiales de encapsulación apropiados (no una carcasa rígida), la batería fabricada puede soportar cientos o miles de curvas sin degradar sustancialmente su rendimiento.
  4. Seguro. Los siguientes peligros pueden ocurrir en las baterías de litio tradicionales:
    (1) Las dendritas de litio pueden aparecer cuando se trabaja a alta corriente, lo que perforará el diafragma y causará daños por cortocircuito
    (2) El electrolito es un líquido orgánico, que tiende a intensificar las reacciones secundarias, la descomposición oxidativa, la generación de gas y la combustión a altas temperaturas.

Usando la tecnología de batería de estado sólido, los dos problemas anteriores se pueden resolver directamente

Disputa
"Las baterías de estado sólido pueden ser una de las direcciones futuras de la tecnología de baterías, pero tal vez no la mejor". Un técnico de una nueva empresa de producción de energía dijo: "Incluyendo celdas de combustible, supercondensadores, baterías de aluminio-aire y baterías de magnesio, hay mucho espacio para el desarrollo en el concepto y, al final, depende de qué ruta se desarrolle más rápido y sea más realista". Los llamados "con los pies en la tierra" significan que se puede lograr un equilibrio perfecto en términos de comercialización, escala y costo. En primer lugar, los materiales utilizados no deben ser caros ni raros. En segundo lugar, es posible realizar aplicaciones a gran escala en diversas industrias y campos.
Quizás, el lugar más difícil ahora es el precio, el costo de una batería de litio líquido es de aproximadamente $ 200-300 / kWh. Si se utiliza la tecnología existente para fabricar una batería de estado sólido que sea suficiente para alimentar un teléfono inteligente, el costo alcanzará los $ 15,000, y el costo de una batería de estado sólido que es suficiente para alimentar un automóvil alcanza la asombrosa cantidad de $ 90 millones. Sastry dijo que una razón importante para el alto costo de producción de las baterías de estado sólido es la baja eficiencia de producción. De acuerdo con el plan de Sastry, Sakti3 eventualmente reducirá el costo de la batería a $ 100 / kWh, pero no dio la hora final.

A juzgar por el momento en que se propuso la teoría, las baterías de estado sólido no son un concepto nuevo, pero a lo largo de los años, el progreso en investigación y desarrollo no ha sido tan rápido como se imaginaba. Un técnico de la surcoreana Samsung cree que incluso si Sakti3 finalmente puede reducir el costo, tomará mucho tiempo para que la batería pase del laboratorio a la producción final en masa. Al igual que las baterías de litio líquido, en la década de 1970, los conceptos relacionados y las certificaciones experimentales avanzaban de la mano, pero el verdadero uso a gran escala ya era a finales del siglo XX.

Términos de búsqueda populares