Comment se déroule le développement actuel des batteries à semi-conducteurs?

Les batteries à semi-conducteurs font référence aux batteries produites à l'aide d'électrodes à semi-conducteurs et d'électrolytes à semi-conducteurs. Différentes des batteries sous forme liquide existantes, elles sont l'une des principales directions pour le développement de batteries de véhicules à énergie nouvelle à l'avenir. Récemment, lorsque le groupe Volkswagen a annoncé son rapport financier du deuxième trimestre, le PDG du groupe Volkswagen, Herbert Diss, a déclaré que Volkswagen prévoyait de produire de manière indépendante des batteries à semi-conducteurs et que la production de masse pourrait commencer en 2024 ou 2025. Selon le rapport national&GG quot ;, d'ici 2025, l'objectif de densité énergétique des batteries au lithium pour les véhicules électriques purs est de 400Wh / kg et l'objectif en 2030 est de 500Wh / kg. En ce qui concerne la batterie ternaire actuellement largement utilisée, le goulot d'étranglement technique existant à ce stade rend difficile la réalisation des objectifs ci-dessus.

Si la densité d'énergie des batteries au lithium de puissance doit atteindre l'objectif d'une densité d'énergie supérieure à 500 Wh / kg comme prévu, le système de batterie à électrolyte liquide existant peut être impuissant. En tant que technologie de batterie de nouvelle génération pour 500Wh / kg, la recherche et le développement de systèmes de batteries à semi-conducteurs sont devenus une demande rigide. Le développement à moyen et long terme de l'industrie automobile à énergie nouvelle nécessite de nouvelles réserves techniques, et les batteries lithium-ion à semi-conducteurs devraient devenir la voie technologique dominante pour la prochaine génération de batteries au lithium de puissance automobile. Ce n'est pas seulement une direction de développement importante pour les batteries secondaires à l'avenir, mais aussi une tâche importante à l'heure actuelle.

Quels sont les avantages des batteries à semi-conducteurs par rapport aux batteries ternaires? Tout d'abord, en termes de densité d'énergie, la fenêtre électrochimique des électrolytes organiques actuellement utilisés dans les batteries ternaires et autres batteries lithium-ion est limitée, et il est difficile d'être compatible avec les anodes métal-lithium et les matériaux cathodiques à haut potentiel nouvellement développés. Cependant, les électrolytes solides ont généralement une capacité électrique plus large que les électrolytes organiques. La fenêtre chimique contribue à augmenter encore la densité énergétique de la batterie. Deuxièmement, en termes de volume, puisque l'électrolyte est remplacé par un électrolyte solide, le volume d'une batterie solide sera plus petit sous la même densité d'énergie. Avec la même quantité d'énergie, les batteries à semi-conducteurs deviendront plus petites. Dans le cas où la densité d'énergie reste la même, la masse et le volume de la batterie à semi-conducteurs avec la même charge seront inférieurs à ceux de la batterie à électrolyte liquide. Non seulement cela, parce qu'il n'y a pas d'électrolyte dans la batterie à semi-conducteurs, il est plus facile de la sceller. Lors de son utilisation dans des équipements à grande échelle tels que des automobiles, il n'est pas nécessaire d'ajouter des tubes de refroidissement supplémentaires, des commandes électroniques, etc., ce qui économise des coûts tout en réduisant son propre poids. Après avoir utilisé un électrolyte solide, l'électrode négative en graphite peut être remplacée par du lithium métallique, ce qui réduit considérablement le poids de la batterie entière.

Du point de vue de la disposition des batteries à semi-conducteurs dans divers pays, Toyota est plus avancé dans la technologie. Il a lancé des batteries solides au sulfure en 2010. En 2014, la densité énergétique du prototype expérimental de la batterie&a atteint 400Wh / kg. En février 2017, les brevets relatifs aux batteries à semi-conducteurs de Toyota&ont atteint 30, bien plus que les autres sociétés. Selon les dirigeants de Toyota, Toyota réalisera l'industrialisation des batteries à semi-conducteurs au sulfure en 2020. De plus, Samsung a également obtenu certains résultats, en utilisant des électrolytes solides à base de sulfure pour tester la production d'un secondaire tout solide laminé de 2000 mAh, 175 Wh / kg. batterie.

La société nationale CATL est également relativement mature dans le domaine des batteries à semi-conducteurs au sulfure et accélère actuellement le développement de batteries au lithium métal à semi-conducteurs au sulfure pour les véhicules électriques. En outre, il convient de noter que Ganfeng Lithium a récemment achevé le projet de ligne pilote de recherche et de développement de batteries à semi-conducteurs de première génération, et ses échantillons ont passé avec succès l'inspection du centre d'inspection automobile de l'Institut de recherche automobile de Chine, et le projet n'a pas précédent de pratique réussi en Chine, qui est un leader international La percée technologique devrait permettre une production de masse en 2019.

Par rapport aux batteries ternaires, les batteries à semi-conducteurs présentent tant d'avantages, pourquoi n'ont-elles pas pu atteindre une production de masse? La clé des batteries à semi-conducteurs réside dans les matériaux électrolytiques à semi-conducteurs. La raison la plus importante de la difficulté dans le développement des batteries à l'état solide à ce stade est l'échec des matériaux électrolytiques à réaliser des percées. Aucun des matériaux d'électrolyte solide inorganique et d'électrolyte polymère existants n'a une conductivité ionique et une résistance mécanique élevées, mais a également de bonnes propriétés de traitement.

Les problèmes techniques des batteries au lithium de puissance ont toujours été le goulot d'étranglement qui a restreint le développement de nouveaux véhicules à énergie, et le goulot d'étranglement que les batteries à semi-conducteurs sont difficiles à surmonter est également technologique. Dans la concurrence féroce d'aujourd'hui de&dans l'industrie des batteries au lithium de puissance, les entreprises qui ont vraiment le dernier mot sont souvent celles qui maîtrisent les technologies de base. Les batteries à semi-conducteurs sont une direction de développement technologique importante à l'avenir, et c'est déjà le consensus de l'industrie. Les entreprises chinoises peuvent-elles gagner le prochain GG? a encore besoin des efforts conjoints des collègues de l'industrie.