ソリッドステートバッテリーの再発見

Solid-State Batteries: 材料システムを超えて

SAICQingtaoのゼネラルマネージャーであるLiZheng博士は、11月に開催された2023年の高度なリチウム電池年次会議で対照的な視点を示し、以前の業界のコンセンサスに異議を唱えました。

長い間、固体電池は、安全性の問題に対処し、リチウムイオン電池のエネルギー密度を高めるための理想的な解決策と見なされてきました。 当初、固体電池の開発には、材料の積み重ね、業界で最も容量の高い正極および負極材料の選択、およびセパレータと電解質の固体電解質への置き換えが含まれていました。

特に2023年には、バッテリーの均質性が深刻な過剰容量に直面し、パワーバッテリー技術が包括的なアップグレードの重要なポイントに達し、車両用のソリッドステートバッテリーと継続的な容量計画について頻繁に議論されてきました。高い市場の期待を生み出す。

ただし、業界の過度の期待のリスクについては注意が必要です。

Li Zhengは、業界のソリッドステートバッテリーについてはまだ誤解があり、材料の観点からのみそれらを理解することは不完全であると指摘しました。 「ソリッドステートバッテリーの工業化には、材料システムからバッテリー構造、プロセス技術への包括的なアップグレードが含まれます」と彼は述べました。

現在、ソリッドステートバッテリーの材料システムはまだ確立されておらず、生産ライン装置は完全に装備されておらず、ソリッドステートバッテリー業界チェーン内で混沌とした状態になっています。

市場を考慮すると、ソリッドステートバッテリーの電化市場の焦点は、フロントエンド技術のレイアウトからアプリケーションの危機に瀕している製品にシフトしました。 この状況変化に照らして、ソリッドステートバッテリーを再評価することは、業界戦略を調整するための最初のステップになります。

ソリッドステートバッテリーの再評価

Li Zhengは、固体電池が固体液体材料システムの限界に対する解決策を提供することを強調しました。

液体電池の開発を見ると、PC、EC、DMCなどの溶剤をベースにした電解質システムは、商品化の初期段階から使用されています。 このプロセスを通じて、バッテリ性能は着実に改善されており、サイクル寿命は最初の50サイクルから数万サイクルに増加しています。 添加剤は電解質に継続的に組み込まれており、正電極と負電極の両方の材料が固体と液体の界面を安定させるために表面処理を受けています。

全体として、固体液体電池システムの開発は、追加的なアプローチに従っている。 ただし、この開発ロジックは、バッテリー材料のアプリケーションにも制約を課しています。 シリコンベース/リチウム金属負電極とペアになった高ニッケル三元正電極の「固定パターン」から脱却できれば、ソリッドステートバッテリーの包括的なアップグレードは、大きな可能性を秘めています。

Li Zhengは、固体電池の利点は液体システムがないことにあると述べた。 これにより、正極材料が4.2Vプラットフォームを超えて拡張でき、マンガンの溶解を心配することなく高マンガン材料を利用できます。 さらに、このプロセスはステップを減らし、プロセス全体を簡素化し、エネルギー効率を促進します。

インターフェースの課題と業界チェーンギャップ

ソリッドステートバッテリーの可能性には、コアテクノロジーと業界の発展をサポートする上での課題が伴います。

固体界面の問題は、工業化への道に重大なハードルをもたらします。 これらのインターフェースには、物理的接触と化学的接触の両方が含まれ、電気伝導率の適切なバランスを見つけ、副反応を減らし、インピーダンスを下げることは、依然として業界の重要な焦点です。

さまざまなソリューションが商業的に検討されており、固体電解質のさまざまな技術ルートが出現しています。 Li Zhengは、低コストで優れたプロセス互換性を提供するため、硫化物ルートに加えて塩化物ルートに注意を払うことを提案しています。

業界チェーンのギャップを埋め、技術的進歩を進めるには、手を携えて進歩する必要があります。 Li Zheng博士は、ソリッドステートバッテリー業界チェーンにおける勢い、材料、およびプロセス技術の現在の欠如を強調しています。

自動車メーカーは、広範な誤解のためにソリッドステートバッテリーを開発する十分な動機を欠いています。 ソリッドステートバッテリーはまだoutstandiとは見なされません自動車用途向けの従来のリチウムイオン電池と比較したコストと性能の点でng。

固体電池システムの新材料産業規模は小さく、高マンガン正電極と固体電解質の供給は需要を満たしていません。 リチウム含有マイナス電極の開発の進歩も遅いです。

プロセス技術の開発は、固体電池の新素材システムの変化に遅れをとっています。 ドライポジティブ電極などの革新的なプロセスは、まだ生産要件を満たしていません。

ソリッドステートバッテリーの産業開発が進むにつれて、生産ラインの反復と更新の程度は着実に増加し、バッテリーコストが徐々に低下します。

半固体段階では、生産ライン設備の30% が革新され、コストは

コンプのコンテキストにおけるソリッドステートバッテリー

市場は、包括的な電化という幅広い目標を達成するために、次世代のパワーバッテリーを求めています。 この目標は、電気自動車の市場浸透を促進するだけでなく、陸、海、空を含むさまざまな分野での電化を含みます。

包括的な電化の時代は、パワーバッテリーにどのような新しい要件をもたらしますか? Li Zhengは、この時代の勝者は、「はるか先の」単一のテクノロジーを持つ人ではなく、「万能のチャンピオン」と「ポリゴンの戦士」であると考えています。

SAIC Groupの内部バッテリー評価システムには20を超えるインジケーターが含まれていますが、コスト、安全性、パフォーマンス、耐久性などのコア面にまとめることができます。

SAIC Qingtaoの独自のソリッドステートバッテリーへの焦点は、セルコスト、熱安定性、エネルギー密度、一貫性、充電性能、低温性能、サイクル寿命、カレンダー寿命。 液体から半固体、完全固体に進化するバッテリー製品は、市場のさまざまな理想的な指標を徐々に満たします。

Advanced Lithium Batteryの会長であるZhangXiaofei博士は、バッテリー製品開発のコストを優先する現在の市場傾向には注意が必要であると指摘しています。 ローエンド容量への効果のない投資を避け、代わりにソリッドステートバッテリーやドライ電極技術を含む次世代バッテリー技術の開発に焦点を当てる必要があります。業界をローリングから拡大にシフトする。