¿Batería de energía para refrescar la industria de los vehículos eléctricos?

El Nikkei Shimbun de Japón informó el 9 de diciembre que Toyota está desarrollando una batería de estado sólido, que puede recorrer 500 kilómetros una vez cargada y tarda 10 minutos en cargarse por completo, al menos dos tercios menos que los vehículos eléctricos tradicionales. Se espera que Toyota se convierta en el primer fabricante mundial de vehículos con baterías de estado sólido en producción en masa y lanzará vehículos prototipo el próximo año.

Además de las noticias de Toyota, QuantumScape, una empresa con inversión conjunta de Volkswagen y Bill Gates, también lanzó una nueva tecnología de batería de estado sólido, que puede cargar el 80% en 15 minutos, aumentar la densidad de energía en un 50% y soportar una gama más amplia de temperaturas tan bajas como - 30 ℃. Volkswagen dijo que su objetivo es tener una nueva línea de producción de baterías para 2025.

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre una batería de estado sólido y una batería tradicional?

Batería de litio tradicional: se compone de electrodo positivo, diafragma y electrodo negativo, y luego se llena de electrolito.

Batería de estado sólido: la batería de litio utiliza electrolito sólido y el material del electrolito determina en gran medida el rendimiento de la batería de litio de estado sólido.

La principal diferencia entre los dos es que el electrolito de la batería de estado sólido es sólido, lo que significa que el medio para la migración de iones de litio entre los electrodos positivo y negativo cambia de líquido a sólido. Con la mejora continua de los materiales del cátodo, el electrolito sólido puede lograr una mejor coordinación, lo que favorece la mejora de la densidad de energía del sistema de batería.

Ventajas de la batería de estado sólido.

Debido al uso de electrolito sólido, en comparación con las baterías de litio tradicionales, las baterías sólidas tienen las características de no combustión, resistencia a altas temperaturas, no corrosión, no volatilización, bajo riesgo de incendio y alta densidad de energía.

Industrialización de baterías de estado sólido.

La batería de estado sólido se considera la última solución a la ansiedad por la densidad de energía y la resistencia de la batería. La batería de estado sólido tiene muchas ventajas, pero no se ha utilizado mucho debido a su alto costo y baja capacidad de producción.

Es posible que la comercialización de baterías de estado sólido no sea tan rápida como la gente piensa. En 2019, Ningde Times dijo que estaba comprometido con el desarrollo de todas las baterías de estado sólido y que había producido muestras, pero que tardarían 10 años en comercializarse por completo, lo que significa que están lejos de una producción a gran escala.

Se predice el cronograma de aplicación de la batería de estado sólido.

-2021 será el período de incubación del mercado de baterías de estado sólido. Se llevarán a cabo investigaciones y desarrollo de productos pertinentes y el mercado seguirá estando dominado por las baterías ternarias.

-A partir de 2021-2025, las baterías de estado sólido entrarán en la etapa inicial de aplicación, con una densidad de energía de la batería que alcanzará los 300-500 Wh/kg, y un pequeño número de vehículos eléctricos de alta gama estarán equipados con baterías de estado sólido.

-De 2025 a 2030 o incluso más, el mercado estará verdaderamente maduro, la densidad energética de las baterías de estado sólido superará los 500 Wh/kg y la producción a gran escala será verdaderamente popular.

En general, todas las baterías de estado sólido, especialmente aquellas para aplicaciones de alta corriente como los automóviles, están muy lejos de la escala de industrialización y necesitan más mejoras y control de costos.

¿Por qué algunas personas dicen que la producción en masa es inminente, mientras que otras dicen que llevará 10 años?

Como puede imaginar, las "baterías de estado sólido" que actualmente se anuncian para producción en masa no son todas baterías de estado sólido, sino baterías de estado semisólido.

Las baterías semisólidas suelen tener un electrolito sólido en un electrodo y un electrolito líquido en el otro. Muchas personas que experimentan con baterías semisólidas buscan un uso comercial rápido. Por ejemplo, Toyota se ha propuesto desarrollar baterías totalmente sólidas para tranvías, pero dice que empezará gradualmente con baterías "semisólidas".

Cuando Ning De dijo que la producción a gran escala tardaría 10 años, se refería a todas las baterías de estado sólido, y ese era el objetivo.

¿Las baterías de estado sólido de Toyota y QuantumScape representarán una amenaza para las nuevas empresas?

Desde la perspectiva del desarrollo de baterías de estado sólido.

La innovación en tecnología de baterías en países europeos y americanos está liderada principalmente por startups. Debido a que las pequeñas empresas son responsables de la innovación en los países europeos y americanos, y las grandes empresas resuelven los problemas de innovación mediante fusiones y adquisiciones, no hay necesidad de explorar extensamente.

Japón está dominado por empresas tradicionales de automóviles y maquinaria, porque las empresas tradicionales japonesas tienen mucha visión de futuro y quieren probar cualquier tecnología nueva.

China entró relativamente tarde en el campo de las baterías de estado sólido. Sin embargo, creemos que las baterías de estado sólido no son tan impresionantes como lo describen los medios. Incluso si hay una brecha de 1 a 2 años en investigación y desarrollo, no es suficiente para revertir la posición de la empresa principal de baterías eléctricas.

En primer lugar, a medida que las baterías de litio se generalicen, mejorarán rápidamente. La versión líquida actual, o, continuará mejorando, especialmente si obtiene una mejora del 30% cada año, 5 años, 10 años, la eficiencia mejorada de la batería será similar a la de la batería de estado sólido.

En segundo lugar, la innovadora tecnología de baterías de estado sólido puede integrarse fácilmente en las empresas. La batería de estado sólido es también la ruta de la batería de litio. En el camino de las baterías de litio, las empresas líderes pueden recopilar fácilmente estas tecnologías mejoradas. Para el avance de una nueva tecnología de baterías, el umbral y el riesgo de construir una fábrica son muy altos, por lo que muchas personas venderán la tecnología a empresas líderes, que pueden expandir rápidamente la escala. La brecha tecnológica relativa de las baterías de estado sólido es pequeña y la ventaja de los lotes grandes es obviamente más importante en la comercialización de baterías de estado sólido.