Arloesi yn y farchnad: Batris cyflwr solet

Y ffyniant mewn cerbydau trydan batri (BEV) yn ganlyniad delfrydau a hyrwyddir gan lywodraethau, rheoliadau a moeseg busnes. Hyd yn hyn, nid oes unrhyw un BEV sy'n gallu diwallu anghenion defnyddwyr yn yr un modd â cherbyd injan hylosgi mewnol (ICE), ac yn seiliedig ar fapiau ffordd cyhoeddedig gan wneuthurwyr ceir, nid oes unrhyw arwydd y bydd un yn dod i'r amlwg erbyn 2030.

nodweddion

Nid tasg hawdd yw datblygu a BEV sydd, fel cerbydau ICE cyfredol, yn gallu cael eu hail-lenwi mewn tri munud, mae ganddynt ystod o 1.000 km ar danc llawn, yn elwa o seilwaith digonol a gellir ei weithredu'n hawdd am o leiaf 10 mlynedd. Fodd bynnag, gallai ymddangosiad batris holl-solid-state amharu ar y sefyllfa bresennol a chyflymu mabwysiadu'r farchnad yn fawr BEV.

Pan ddefnyddir batris lithiwm-ion, a ddefnyddir yn helaeth mewn ffonau smart a dyfeisiau electronig bach eraill, mewn cymwysiadau modurol, maent yn gosod gofynion llawer uwch ar ddiogelwch a bywyd batri.

Ar yr un pryd, mae yna gyfaddawd rhwng gwelliannau mewn ystod, sydd yn ei hanfod yn gofyn am gynnydd mewn dwysedd ynni, a diogelwch / gwydnwch. Y cyfaddawd hwn yw'r prif reswm pam mae perfformiad batris lithiwm-ion cyfredol yn cael ei ystyried yn rhwystr anorchfygol o bosibl i'r cynnydd yn y defnydd o gerbydau trydan yn y farchnad.

Mae gan fatris cyflwr solid y potensial i oresgyn y problemau hyn. Mae gan batris cyflwr solet hanes hir. Datblygwyd electrolytau solet yn y 70au, ond roedd dargludedd ïonig annigonol yn cyfyngu ar eu cymhwysiad. Fodd bynnag, mae electrolytau solet â dargludedd ïonig tebyg neu well i electrolytau hylif wedi'u darganfod yn ddiweddar, gan gyflymu ymdrechion ymchwil a datblygu.

Y gwneuthurwyr ceir

Yn Sioe Modur Tokyo 2017, cyhoeddodd Toyota darged ar gyfer masnacheiddio BEV cyflwr cwbl solet yn hanner cyntaf y 20au. Er bod y genhedlaeth gyntaf o BEV a fydd yn defnyddio batris holl-solid-state y disgwylir iddynt gael eu lansio gan Toyota ond â chyfaint cynhyrchu cyfyngedig, heb os, bydd cyhoeddiad y cwmni yn sbarduno mwy o ymdrechion gan lawer o gwmnïau, ymchwilwyr ac endidau'r llywodraeth i ddatblygu'r holl fatris cyflwr solet. .

Mae Volkswagen, Hyundai Motor a Nissan Motor i gyd wedi cyhoeddi buddsoddiadau mewn cwmnïau newydd, felly credwn fod hwn yn bwnc sy'n debygol o elwa o lawer mwy o sylw.

Potensial batris cyflwr solet

Mae batris lithiwm-ion cyfredol yn cynnwys y catod, hydoddiant electrolyte, gwahanydd ac anod. Y gwahaniaeth mewn batri cyflwr solet yw bod yr electrolyte yn solet. Mewn gwirionedd, mae'r holl gydrannau a deunyddiau yn solet, a dyna pam y derminoleg “cyflwr solet”.

Mae priodweddau batris cyflwr solet yn dibynnu ar y deunyddiau a ddefnyddir, ond mae ymchwil hyd yma yn datgelu potensial clir o ran diogelwch, ymwrthedd i ollyngiadau, ymwrthedd i losgi (strwythur oeri symlach), miniaturization, hyblygrwydd dylunio o ran ffurfio cyswllt uniongyrchol o yr haen gell, bywyd cylch rhyddhau cymharol hir, dim diraddio oherwydd priodweddau tymheredd uchel / isel da, amseroedd gwefr byr, dwysedd ynni uchel a dwysedd pŵer uchel.

Yn y gorffennol, mae dwysedd pŵer isel wedi'i ystyried yn wendid batris cyflwr solet, ond mae Sefydliad Technoleg Tokyo a thîm ymchwil Toyota wedi datblygu batri cyflwr solet ar y cyd gyda'r dwysedd pŵer deirgwaith a dwywaith y dwysedd ynni presennol. batris lithiwm-ion. Credwn fod gan bob batris cyflwr solet y potensial i oresgyn anfanteision cerbydau trydan.

Effaith treiddiad batris cyflwr solet i'r farchnad

Mae prif effeithiau batris cyflwr solet ar y diwydiant modurol yn cynnwys cyflymiad yn y defnydd o'r farchnad BEV a newidiadau yn y gadwyn gyflenwi batri BEV. Chwech BEV yn disodli cerbydau ICE, ni fyddai angen peiriannau, trawsyrru a rhannau cysylltiedig, ond byddai angen newydd am fatris, gwrthdroyddion, moduron a rhannau sy'n gysylltiedig â'r systemau hyn.

Ar gyfer cydosodwyr ceir confensiynol, sy'n cynhyrchu injans a threnau gyrru yn fewnol, mae gwneud yn siŵr bod ganddynt y gallu i ddatblygu batris cyflwr solet yn fewnol yn ffynhonnell bwysig o werth ychwanegol. Ar gyfer cyflenwyr, bydd yn bwysig adolygu technolegau elfennol i ddatblygu cydrannau newydd.

Os bydd cynnydd yn y farchnad mabwysiadu o BEVMae rheolau cenedlaethol sy'n llywodraethu pethau fel trethi, polisi ynni ac adnoddau hefyd yn debygol o newid.

Byddai newid o fatris lithiwm-ion hylif i gyflwr solet hefyd yn golygu newid o hylif i electrolytau solet a gostyngiad yn yr angen am wahanyddion, a byddai potensial i ddefnyddio deunyddiau newydd ar gyfer catodes ac anodes.

Mae'r deunyddiau a ddefnyddir yn y batris holl-solet y bydd Toyota yn eu lansio yn hanner cyntaf 2020 yn debygol o fod yn debyg i'r rhai a ddefnyddir ar hyn o bryd, ac wrth i gyfeintiau cynhyrchu leihau, mae'r effaith ar y gadwyn gyflenwi bresennol hefyd yn debygol o fod. bach. Fodd bynnag, os gwelwn gynnydd materol mewn ymdrechion ymchwil a datblygu, mae'r batris holl-solet sydd ar gael yn ail hanner y 2020au a'r 2030au yn debygol o fod yn aflonyddgar.

Rhwystrau i'r defnydd o fatris cyflwr solet yn y farchnad

Bu sôn am ogwydd tuag at i BEV, ond consensws presennol y farchnad yw ein bod bellach mewn cyfnod o “arallgyfeirio powertrain” yn hytrach na dyfodiad oed BEV fel y cyfryw. Fodd bynnag, credwn, os bydd ymdrechion i ddatblygu cynhyrchiad màs o batris holl-solid-state yn llwyddiannus, y cyfnod o BEV efallai ei fod yn agos.

Serch hynny, byddai angen goresgyn nifer o broblemau. Mae ymchwil a datblygu sydd wedi'u hanelu at gynhyrchu màs o'r holl fatris cyflwr solet newydd ddechrau, ac i ba raddau y bydd costau cynhyrchu yn gostwng nid yw'n glir eto. Mewn egwyddor, dylai fod potensial sylweddol i leihau costau o ystyried symleiddio pecynnau batri a defnyddio deunyddiau electrod cost isel.

Ar y llaw arall, os oes cynnydd mwy na'r disgwyl o ran gwella perfformiad batris lithiwm-ion a mwy o ostyngiadau mewn costau, gellir gohirio'r newid i fatris holl-solet.

Dyfodol

Mae risg hefyd y bydd diddordeb yn i BEV gall eu hunain bylu oherwydd datblygiadau mewn cerbydau trydan hybrid (HEV) a cherbydau ICE safonol, y ddadl dda i olwynion a phoblogrwydd newydd cerbydau diesel, a allai olygu gwanhau ymdrechion datblygu ar gyfer pob batris cyflwr solet.

O safbwynt ystod a'r amser sydd ei angen i ail-lenwi â thanwydd hydrogen, mae cerbydau celloedd tanwydd yn gystadleuydd posibl arall. Er bod materion seilwaith yn broblem, mae cryn botensial o ran amnewid tanwyddau ffosil a chludo ynni.

Nododd Arolwg Gweithredol Modurol Byd-eang KPMG 2018 cerbydau celloedd tanwydd fel y duedd allweddol uchaf trwy 2025 a BEV safle 3ydd yn ôl swyddogion gweithredol modurol byd-eang. Yn 2017, trodd yr un pôl y tablau, gyda i BEV yn y lle cyntaf a cherbydau celloedd tanwydd yn y trydydd safle.

BlogInnovazione.it