Pin năng lượng để làm mới ngành công nghiệp xe điện?

Tờ Nikkei Shimbun của Nhật Bản ngày 9/12 đưa tin Toyota đang phát triển loại pin thể rắn, có thể chạy 500 km sau khi sạc và mất 10 phút để sạc đầy, ít hơn ít nhất 2/3 so với xe điện truyền thống. Toyota dự kiến ​​sẽ trở thành nhà sản xuất xe chạy pin thể rắn đầu tiên trên thế giới được sản xuất hàng loạt và sẽ ra mắt xe nguyên mẫu vào năm tới.

Ngoài tin tức của Toyota, QuantumScape, một công ty do Volkswagen và Bill Gates cùng đầu tư, cũng cho ra mắt công nghệ pin thể rắn mới, có thể sạc 80% trong 15 phút, tăng mật độ năng lượng lên 50% và chịu được phạm vi hoạt động rộng hơn. nhiệt độ thấp tới - 30oC. Volkswagen cho biết mục tiêu của hãng là có dây chuyền sản xuất pin mới vào năm 2025.

Vậy, sự khác biệt giữa pin thể rắn và pin truyền thống là gì?

Pin lithium truyền thống: bao gồm điện cực dương, màng ngăn và điện cực âm, sau đó chứa đầy chất điện phân.

Pin trạng thái rắn: Pin lithium sử dụng chất điện phân rắn và vật liệu điện phân quyết định phần lớn hiệu suất của pin lithium trạng thái rắn.

Sự khác biệt chính giữa hai loại này là chất điện phân trong pin thể rắn ở dạng rắn, có nghĩa là môi trường di chuyển ion lithium giữa các điện cực dương và âm thay đổi từ chất lỏng sang chất rắn. Với việc liên tục nâng cấp vật liệu catốt, chất điện phân rắn có thể phối hợp tốt hơn, có lợi cho việc cải thiện mật độ năng lượng của hệ thống pin.

Ưu điểm của pin thể rắn.

Do sử dụng chất điện phân rắn, so với pin lithium truyền thống, pin rắn có đặc tính không cháy, chịu nhiệt độ cao, không ăn mòn, không bay hơi, nguy cơ cháy thấp và mật độ năng lượng cao.

Công nghiệp hóa pin thể rắn.

Pin thể rắn được coi là giải pháp cuối cùng cho nỗi lo về mật độ năng lượng và độ bền của pin. Pin thể rắn có nhiều ưu điểm nhưng chưa được sử dụng rộng rãi do giá thành cao và năng suất sản xuất thấp.

Việc thương mại hóa pin thể rắn có thể không nhanh như mọi người nghĩ. Vào năm 2019, Ningde Times cho biết họ đã cam kết phát triển tất cả các loại pin thể rắn và đã sản xuất các mẫu, nhưng sẽ phải mất 10 năm để chúng được thương mại hóa hoàn toàn, điều đó có nghĩa là chúng còn lâu mới được sản xuất quy mô lớn.

Lịch trình ứng dụng của pin thể rắn được dự đoán.

-2021 sẽ là thời kỳ ươm tạo của thị trường pin thể rắn. Việc lập kế hoạch cũng như nghiên cứu và phát triển sản phẩm có liên quan sẽ được thực hiện và thị trường vẫn sẽ bị thống trị bởi pin ternary.

-Từ năm 2021-2025, pin thể rắn sẽ bước vào giai đoạn ứng dụng ban đầu, mật độ năng lượng của pin đạt 300-500Wh/kg, một số ít xe điện cao cấp sẽ được trang bị pin thể rắn.

-Từ năm 2025 đến năm 2030 hoặc thậm chí lâu hơn, thị trường sẽ thực sự trưởng thành, mật độ năng lượng của pin thể rắn sẽ vượt quá 500Wh/kg và sản xuất quy mô lớn sẽ thực sự phổ biến.

Nhìn chung, tất cả các loại pin thể rắn, đặc biệt là pin dành cho các ứng dụng có dòng điện cao như ô tô, đều còn rất xa so với quy mô công nghiệp hóa và cần được nâng cấp và kiểm soát chi phí hơn nữa.

Tại sao một số người nói rằng việc sản xuất hàng loạt sắp xảy ra, trong khi những người khác lại nói rằng sẽ mất 10 năm?

Như bạn có thể đoán, "pin thể rắn" hiện được quảng cáo để sản xuất hàng loạt không phải đều là pin thể rắn mà là pin bán rắn.

Pin bán rắn thường có chất điện phân rắn trên một điện cực và chất điện phân lỏng ở bên kia. Nhiều người thử nghiệm pin bán rắn nhằm mục đích sử dụng thương mại nhanh chóng. Ví dụ, Toyota đã đặt mục tiêu phát triển tất cả các loại pin rắn cho xe điện, nhưng cho biết họ sẽ dần dần bắt đầu với pin "bán rắn".

Khi Ning De nói rằng sẽ mất 10 năm để sản xuất quy mô lớn, ý của ông ấy là tất cả các loại pin thể rắn và đó chính là mục tiêu.

Liệu pin thể rắn của Toyota và QuantumScape có gây ra mối đe dọa cho các công ty khởi nghiệp không?

Từ góc độ phát triển pin trạng thái rắn.

Sự đổi mới công nghệ pin ở các nước châu Âu và châu Mỹ chủ yếu do các công ty khởi nghiệp dẫn đầu. Bởi vì các doanh nghiệp nhỏ chịu trách nhiệm đổi mới ở các nước Châu Âu và Châu Mỹ, còn các doanh nghiệp lớn giải quyết các vấn đề đổi mới thông qua sáp nhập và mua lại nên không cần phải tìm hiểu sâu rộng.

Nhật Bản bị thống trị bởi các doanh nghiệp ô tô và máy móc truyền thống, bởi vì các doanh nghiệp truyền thống Nhật Bản rất hướng tới tương lai và muốn thử nghiệm bất kỳ công nghệ mới nào.

Trung Quốc bước vào lĩnh vực pin thể rắn tương đối muộn. Tuy nhiên, chúng tôi tin rằng pin thể rắn không ấn tượng như giới truyền thông mô tả. Cho dù có khoảng cách 1-2 năm trong nghiên cứu và phát triển cũng không đủ để lật đổ vị thế của hãng pin điện trưởng.

Đầu tiên, khi pin lithium trở thành xu hướng phổ biến, chúng sẽ được cải thiện nhanh chóng. Phiên bản lỏng hiện tại, hoặc sẽ tiếp tục được cải thiện, đặc biệt nếu bạn cải thiện 30% mỗi năm, 5 năm, 10 năm thì hiệu suất pin được cải thiện sẽ tương tự như pin thể rắn.

Thứ hai, công nghệ pin thể rắn cải tiến có thể dễ dàng được tích hợp vào doanh nghiệp. Pin thể rắn cũng là con đường của pin lithium. Trên lộ trình pin lithium, những công nghệ cải tiến này có thể dễ dàng được các doanh nghiệp đầu ngành thu thập. Đối với sự đột phá của công nghệ pin mới, ngưỡng và rủi ro khi xây dựng nhà máy là rất cao nên nhiều người sẽ bán công nghệ cho các doanh nghiệp đầu ngành, có thể nhanh chóng mở rộng quy mô. Khoảng cách công nghệ tương đối của pin thể rắn là nhỏ và lợi thế của lô lớn rõ ràng là quan trọng hơn trong việc thương mại hóa pin thể rắn.