Sut mae'r Datblygiad Presennol o Batris Solid-wladwriaeth?

Cyfeiria batris gwladwriaeth solet at fatris a gynhyrchir gan ddefnyddio electrodau gwladwriaeth solet ac electrolytau gwladwriaeth solet. Yn wahanol i fatris ffurf hylifol presennol, maent yn un o'r prif gyfeiriadau ar gyfer datblygu batris cerbydau ynni newydd yn y dyfodol. Yn ddiweddar, pan gyhoeddodd y Grŵp Volkswagen ei adroddiad ariannol ail chwarter, dywedodd Prif Swyddog Gweithredol Volkswagen, Herbert Diss, y gallai cynlluniau Volkswagen gynhyrchu batris gwladwriaeth solet yn annibynnol, a gall cynhyrchu torfol ddechrau yn 2024 neu 2025. Yn ôl y "Map Mapio Technoleg Cerbydau Ynni a Cherbydau Ynni Newydd" cenedlaethol, erbyn 2025, targed dwysedd ynni batris lithiwm ar gyfer cerbydau trydan pur yw 400Wh/kg, a'r targed yn 2030 yw 500Wh/kg. O ran y batri ternary a ddefnyddir yn eang ar hyn o bryd, mae'r tagfeydd technegol sy'n bodoli ar hyn o bryd yn ei gwneud yn anodd cyflawni'r nodau uchod.

Os yw dwysedd ynni batris lithiwm pŵer i gyflawni'r nod o ddwysedd ynni sy'n fwy na 500Wh/kg fel y trefnwyd, gall y system batri electrolyt hylifol bresennol fod yn ddi-rym. Fel llwybr technoleg batri'r genhedlaeth nesaf ar gyfer 500Wh/kg, mae ymchwil a datblygu system batri gwladwriaeth solet wedi dod yn alw caeth. Mae datblygiad tymor canolig a hirdymor y diwydiant awtobiant ynni newydd yn gofyn am gronfeydd technegol newydd, a disgwylir i fatris lithiwm gwladwriaeth solet ddod yn brif lwybr technoleg ar gyfer y genhedlaeth nesaf o batris lithiwm pŵer modurol. Nid yn unig y mae'n gyfeiriad datblygu pwysig ar gyfer batris eilaidd yn y dyfodol, ond hefyd yn dasg bwysig ar hyn o bryd.

Beth yw manteision batris gwladwriaeth solet o'u cymharu â batris terethol? Yn gyntaf oll, o ran dwysedd ynni, mae ffenestr electrocemegol electrolytau organig a ddefnyddir ar hyn o bryd mewn batris terethol a batris lithiwm eraill yn gyfyngedig, ac mae'n anodd bod yn gydnaws ag anodes lithiwm metel a deunyddiau cathod sydd newydd eu datblygu. Fodd bynnag, yn gyffredinol, mae gan electrolytau solet gapasiti trydan ehangach nag electrolytau organig. Mae'r ffenestr gemegol yn helpu i gynyddu dwysedd ynni'r batri ymhellach. Yn ail, o ran cyfaint, gan fod yr electrolyt yn cael ei ddisodli gan electrolyt solet, bydd cyfaint batri solet yn llai o dan yr un dwysedd ynni. Gyda'r un faint o bŵer, bydd batris gwladwriaeth solet yn mynd yn llai. O dan yr amgylchiadau bod y dwysedd ynni'n aros yr un fath, bydd màs a chyfaint y batri cyflwr solet gyda'r un tâl yn llai na'r batri electrolyt hylifol. Nid yn unig hynny, oherwydd nad oes electrolyt yn y batri cyflwr solet, mae'n haws ei selio. Wrth ei ddefnyddio mewn offer ar raddfa fawr fel awtobiannau, nid oes angen ychwanegu tiwbiau oeri ychwanegol, rheolaethau electronig ac ati, sy'n arbed costau tra'n lleihau ei bwysau ei hun. Ar ôl defnyddio electrolyt solet, gellir disodli'r electrod negyddol graffit gyda lithiwm metelig, sy'n lleihau pwysau'r batri cyfan yn sylweddol.

O safbwynt cynllun batris gwladwriaeth solet mewn gwahanol wledydd, mae Toyota yn fwy datblygedig mewn technoleg. Lansiodd fatris cyflwr solet sylffad yn 2010. Yn 2014, cyrhaeddodd dwysedd ynni prototeip arbrofol y batri 400Wh/kg. Ym mis Chwefror 2017, cyrhaeddodd patentau sy'n gysylltiedig â batri gwladwriaeth solet Toyota 30, sy'n llawer uwch na chwmnïau eraill. Yn ôl gweithrediaethau Toyota, bydd Toyota yn ailddyrannu diwydiannu batris gwladwriaeth solet sylffad yn 2020. Yn ogystal, mae Samsung hefyd wedi cyflawni rhai canlyniadau, gan ddefnyddio electrolytau solet sy'n seiliedig ar y maes glo i gynhyrchu batri eilaidd holl solet yn 2000mAh, 175Wh/kg.

Mae CATL cwmni domestig hefyd yn gymharol aeddfed mewn batris gwladwriaeth solet sylffad, ac ar hyn o bryd mae'n cyflymu'r gwaith o ddatblygu batris metel lithiwm holl-solet ar gyfer EVs. Yn ogystal, mae'n werth nodi bod Ganfeng Lithiwm wedi cwblhau prosiect llinell beilot ymchwil a datblygu batri'r wladwriaeth gyntaf yn ddiweddar, ac mae ei samplau wedi pasio'r arolygiad o Ganolfan Arolygu Awtobile Sefydliad Ymchwil Awtobile Tsieina, ac nid oes gan y prosiect gynsail ymarfer llwyddiannus yn Tsieina, sy'n arweinydd rhyngwladol Disgwylir i'r datblygiad technolegol gyflawni cynhyrchiant torfol yn 2019.

O'i gymharu â batris terethol, mae gan fatris gwladwriaeth solet gynifer o fanteision, pam nad ydynt wedi gallu cynhyrchu torfol? Yr allwedd i fatris gwladwriaeth solet yw deunyddiau electrolyt gwladwriaeth solet. Y rheswm pwysicaf dros yr anhawster i ddatblygu batris gwladwriaeth solet ar hyn o bryd yw methiant deunyddiau electrolyt i gyflawni datblygiadau arloesol. Nid oes gan yr un o'r deunyddiau electrolyt solet anorganig a polymer presennol dargludedd ïonig uchel a chryfder mecanyddol, ond mae ganddo hefyd briodweddau prosesu da.

Problemau technegol batris lithiwm pŵer fu'r tagfeydd erioed sy'n cyfyngu ar ddatblygu cerbydau ynni newydd, ac mae'r tagfeydd y mae batris gwladwriaeth solet yn anodd eu torri drwodd hefyd mewn technoleg. Yn y gystadleuaeth ffyrnig heddiw yn y diwydiant batri lithiwm pŵer, y cwmnïau sy'n cael y chwerthin olaf mewn gwirionedd yw'r rhai sy'n meistroli technolegau craidd yn aml. Mae batris gwladwriaeth solet yn gyfeiriad pwysig i ddatblygu technoleg yn y dyfodol, ac mae eisoes yn gonsensws y diwydiant. Rhaid i a all cwmnïau Tsieineaidd ennill y "frwydr galed" nesaf barhau i fod angen ymdrechion ar y cyd gan gydweithwyr yn y diwydiant.