دستاوردهای جدید در پیشرفت تحقیقات مواد باتری لیتیومی نیرومند چیست؟

با توجه به محدودیت‌های فناوری باتری لیتیومی قدرت، وسایل نقلیه انرژی جدید دارای برد کم، طول عمر کوتاه (زمان شارژ و دشارژ کم) و نرخ تضعیف بالا هستند که مانع از کاربرد وسیع وسایل نقلیه انرژی جدید می‌شود. اخیراً، کره جنوبی و ژاپن به طور متوالی پیشرفت هایی را در زمینه فناوری مواد باتری لیتیوم برقی اعلام کرده اند و هزینه باتری های لیتیومی برق در آینده کاهش خواهد یافت.

در پنجمین کنفرانس ملی نوآوری علم و فناوری و چهارمین مجمع اجلاس انرژی نیرو، پروفسور وو فنگ از موسسه فناوری پکن و مهمانان حاضر پیشرفت تحقیقات باتری‌های لیتیومی نیرو و مواد مرتبط را به اشتراک گذاشتند.

تقاضای قابل توجه کشور باعث جهش جدیدی در توسعه باتری های لیتیومی قدرت شده است. ضمن اطمینان از ایمنی، انواع جدیدی از باتری‌های لیتیومی با انرژی بالا، توان بالا، طول عمر بالا، هزینه کم و بدون آلودگی در حال شکل‌گیری صنایع هستند و با توجه به نیازهای مختلف کاربران وارد بازار می‌شوند. وو فنگ گفت که ادغام فناوری بین باتری هیدروژن نیکل، باتری یون لیتیوم، باتری سیستم جدید با انرژی خاص و ابرخازن بسیار مهم است. این ادغام فناوری خود نیز یک نوآوری تکنولوژیکی است. این فصل جدیدی را برای توسعه باتری های ثانویه جدید در چین همراه با اینترنت باز خواهد کرد!

در توسعه باتری‌های لیتیومی با مشکلات زیر مواجه است: آیا می‌توان نسل جدیدی از باتری‌های با انرژی ویژه بالا ساخت؟ آیا می توانیم مسائل ایمنی و قابلیت اطمینان باتری ها را حل کنیم؟ آیا می توان به عمر طولانی باتری دست یافت؟ آیا می توان مقرون به صرفه بودن باتری ها را بهبود بخشید؟

در سال 2015، شاخص چگالی انرژی باتری‌های لیتیوم یون نیرو 120-180Wh/kg بود و سیستم‌های مواد مهم گرافیت آهن فسفات لیتیوم و گرافیت سه تایی بودند. شاخص چگالی انرژی نسل جدید باتری‌های لیتیوم یون نیرو در سال 2020 عبارت است از: لیتیوم غنی (250 میلی آمپر ساعت بر گرم) - الکترود منفی کربن سیلیکونی: سلول باتری 300 وات ساعت بر کیلوگرم.

بهبود چگالی انرژی در باتری‌های لیتیوم یونی نه تنها به مواد الکترود مثبت و منفی مربوط می‌شود، بلکه نیازمند الزامات بالاتری برای الکترولیت مورد استفاده است. وو فنگ اظهار داشت که با استفاده از مواد الکترود مثبت سه تایی NCM و مواد الکترود منفی Si/C می توان یک باتری لیتیوم یونی با انرژی ویژه بالا با چگالی انرژی 319 وات ساعت بر کیلوگرم تهیه کرد.

با توجه به پیشرفت تحقیقات در سیستم مواد 300Wh/kg باتری لیتیومی، وو فنگ اظهار داشت که تأثیر محتوای نیکل دو ظرفیتی بر پدیده اختلاط لیتیوم نیکل در مواد کاتد سه تایی نیکل بالا NCM811 مورد مطالعه قرار گرفت. مشخص شد که افزودن نسبت استوکیومتری لیتیوم می‌تواند محتوای نیکل دو ظرفیتی را در ماده افزایش دهد، در نتیجه باعث کاهش اختلاط نیکل لیتیوم در مواد و بهبود عملکرد پایداری چرخه‌ای مواد می‌شود. علاوه بر این، یک ماده کاتد سه تایی نیکل بالا (LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2) با رشد برتر صفحه کریستالی 010 تهیه شد و اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی نشان داد که این ماده دارای عملکرد نرخ عالی است. و طراحی و توسعه یک ساختار سلسله مراتبی کروی با رشد مزیت سطح فعال الکتروشیمیایی، به طور قابل توجهی بهبود ویژگی‌های چرخه سرعت و عملکرد نرخ مواد مبتنی بر منگنز غنی از لیتیوم برای باتری‌های لیتیوم یونی.

در تحقیق مواد الکترود منفی، الکترودهای کامپوزیت SiO/CNx بدون بایندر به روش پوشش مستقیم سنتز شدند. مش کربن حاوی نیتروژن می تواند تغییر حجم آن را در طول فرآیند چرخه باریک کند و یک شبکه رسانای خوب روی سطح SiO تشکیل دهد و یک کانال پایدار برای انتقال الکترونیکی فراهم کند. و مواد کامپوزیتی Si/Ni/گرافیت با استفاده از روش آسیاب توپی با انرژی بالا سنتز شدند. فلز نیکل و گرافیت در هم آمیختند تا یک شبکه رسانا خوب تشکیل دهند، و سی نانوبلور در محل در ماتریس SiOx تعبیه شد و فعالیت الکتروشیمیایی SiOx را بهبود بخشید.

تحقیق در مورد الکترولیت های کاربردی، طراحی و توسعه نوع جدیدی از الکترولیت گل حاوی سیلیکات لیتیوم است که به طور قابل توجهی ایمنی و پایداری چرخه مواد کاتد باتری لیتیوم یون ولتاژ بالا را بهبود می بخشد. علاوه بر این، الکترولیت‌ها و افزودنی‌های کاربردی ایمنی ایجاد شده‌اند: ایمیدازولینون، مایعات یونی حلقه پیریدین، و افزودنی‌های فسفات بازدارنده شعله با افزودنی‌های تشکیل‌دهنده فیلم مانند سولفیت بوتن ترکیب شده‌اند تا مجموعه‌ای از سیستم‌های الکترولیت عملکردی با بازدارندگی شعله و سازگاری الکتروشیمیایی ایجاد کنند. ، به طور قابل توجهی ایمنی، قابلیت اطمینان و سازگاری با دمای باتری های لیتیوم یون را بهبود می بخشد (گسترش محدوده دما از -20 درجه به+60 درجه تا -40 درجه به+80 درجه) . و یک الکترولیت حالت جامد با ساختار شبکه مایع یونی مزوپور SiO2+، که دارای پنجره الکتروشیمیایی وسیع، پایداری حرارتی بالا، و هدایت یونی در دمای اتاق 10-3S/cm است، ایجاد شده است. ارائه پشتیبانی مادی برای حل مسائل ایمنی باتری های جدید با انرژی بالا.

علاوه بر تحقیقات در مورد مواد باتری، باتری های ثانویه در زمینه های مختلف اقتصاد ملی و زندگی مردم نفوذ کرده اند. تولید باتری ها به شدت افزایش یافته است و فشارهای زیست محیطی و منابع زیادی را بر جامعه وارد می کند. با توجه به پیش بینی فروش خودروهای انرژی جدید در چین، تقاضا برای باتری های لیتیومی به تنهایی در سال 2020 به 30 میلیارد وات ساعت خواهد رسید و تأثیر منفی بر محیط زیست به طور فزاینده ای شدید خواهد شد. منابع لیتیوم نیز به طور فزاینده ای کمیاب خواهند شد. با استفاده از فناوری بازیافت اسید آلی طبیعی سازگار با محیط زیست، بازیابی سبز و کارآمد باتری‌های لیتیوم یون ضایعاتی (با نرخ لیچینگ لیتیوم و کبالت به ترتیب 98% و 94%) حاصل شده است که نسبت به فناوری فرآیند با استفاده از اسیدهای قوی در خارج از کشور برتری دارد. و از آلودگی ثانویه در درمان بازیافت اسید قوی جلوگیری می کند.

پیشرفت در تحقیق و توسعه مواد جدید برای باتری های لیتیومی

ما واقعا امیدواریم که از نظر مواد به نتایج مثبتی برسیم که برای ما بسیار دشوار است. از دیدگاه شرکت، شاخص های فنی ایمنی، قابلیت اطمینان و هزینه یک سری الزامات را مطرح کرده اند که در این میان شاخص های نهایی و شاخص های توسعه بلند مدت بسیار بالا هستند. دولت و ایالت الزامات چگالی انرژی بسیار بالایی را برای باتری های لیتیومی نیرو مطرح کرده اند. برای پروژه هایی مانند خودروهای انرژی جدید و پروژه های تحقیقاتی پایه اعلام شده در سال جاری، امید است که چگالی انرژی باتری های لیتیوم یونی بتواند به 400 وات ساعت بر کیلوگرم و چگالی انرژی نمونه های باتری سیستم جدید به 500 وات ساعت بر کیلوگرم برسد. برای این شرکت، 300Wh/kg نیز آسان نیست و بسیاری از سیستم‌های جدید نیاز به توسعه دارند. لازمه «ساخت چین 2025» دستیابی به وزن 400 وات ساعت بر کیلوگرم یا بیشتر است و هنوز فاصله قابل توجهی بین کلمات کلیدی در برخی از روش های پیشنهادی که باتری هستند وجود دارد.

از منظر شاخص های محصول، بیایید الزامات مربوطه دولت های مختلف ملی را با هم مقایسه کنیم. فقط به «ساخت چین 2025» اشاره شد، در زیر رقابت ژاپن و ایالات متحده را مشاهده می کنید. در سال جاری، سه پروژه ویژه راه اندازی شده است که همگی شامل باتری های لیتیومی برقی است.

همه امیدوارند در آینده به 400wh/kg برسند، چرا این شاخص را تنظیم می کنیم؟ عمدتاً به دلیل ملاحظات ایمنی باتری های لیتیوم یونی است. با در نظر گرفتن BAIC New Energy EV200، مصرف انرژی آن در هر 100 کیلومتر 14 کیلووات ساعت و طول عمر مورد نیاز آن 10 سال و 200000 کیلومتر است. با این حال، هزینه در حال حاضر به طور قابل توجهی کاهش یافته است. توسعه آینده باتری‌های لیتیوم یونی، هزینه‌های قابل‌توجهی بالاتری برای دستیابی به محدوده مشابه در مقایسه با وضعیت فعلی خواهد داشت. بنابراین، اگر باتری‌های لیتیوم یونی خودروهای برقی به انرژی بالا تبدیل نشوند، در آینده با رقابت شدیدتری در خودروهای الکتریکی خالص مواجه خواهند شد و حتی ممکن است توسط باتری‌های سوختی تحت فشار قرار گیرند.

از دیدگاه توسعه عملی، توسعه کلی کند و نسبتاً پایدار است. مهمترین چیز ارتقاء و جایگزینی تکنولوژی و مواد است. حتی اگر مسیر را دنبال کنیم، اگر بتوانیم با سرعت توسعه فعلی همگام شویم، می‌توان تا سال 2020 به 300 وات ساعت بر کیلوگرم و تا سال 2030 به 390 وات ساعت بر کیلوگرم دست یافت. چگونه می‌توانیم به تدریج به این نقشه راه برسیم؟ دوم اینکه آیا می توانیم به 400 وات ساعت بر کیلوگرم یا حتی بیشتر برسیم؟

باتری لیتیوم یون الکترولیت مایع سه نسل را توسعه داده است و سال گذشته یک معرفی دقیق وجود داشت. نکته مهم این است که از نظر مواد الکترود مثبت، هر کدام در حال ارتقا و جایگزینی هستند و ولتاژ یا ظرفیت را افزایش می دهند. یک تغییر مهم در جنبه الکترود منفی، ورود نانو کربن سیلیکون به الکترولیت در باتری‌های انرژی‌زا، همراه با برخی تکنیک‌ها مانند جداکننده‌های با پوشش سرامیکی است. باتری لیتیوم یونی که در حال حاضر به آن نگاه می کنیم چقدر می تواند ساخته شود؟ چگالی انرژی پایین در واقع بسیار خوب است، بازیافت پذیری را قربانی می کند، بدون ذکر ایمنی، و انرژی بالایی را به دست می آورد. با این حال، این بدان معنا نیست که قابلیت بازیافت را نمی توان بهبود بخشید، بلکه نیاز به تحقیقات دقیق و اساسی دارد. این یک شرکت نظرسنجی در فرانسه است که نظرات بیشتری در مورد مواد دیده است. اکنون بسیاری از تیم ها و همکاران با آن آشنا هستند، بنابراین من وارد جزئیات نمی شوم.

با این حال، در مورد مواد باتری، مسائل و الزامات عملکردی زیادی وجود دارد و حداقل 13 فناوری یا بیشتر برای حل همه جانبه این مشکلات اتخاذ شده است. هر سیم دارای فناوری ها و محتویات دقیق زیادی است. هنگامی که یک ماده را جایگزین می کنید، کل باتری دستخوش تغییرات پیچیده ای می شود و توسعه این ماده باتری به خصوص کند است و معمولاً بیش از ده سال طول می کشد، بسیاری از تیم ها و شرکت ها در حال حاضر در حال ساخت باتری های لیتیوم یونی با ظرفیت 300 وات ساعت بر کیلوگرم هستند. مشکل ترین مشکل در این زمینه در حال حاضر این است که ظرفیت بالای الکترود منفی منجر به انبساط حجم زیاد می شود که مقابله با آن در سطح باتری برای شما بسیار دشوار است. مشکل اصلی این است که چگونه می توان افزایش حجم پس از شارژ را حل کرد تا نیازهای شرکت های باتری فعلی را برآورده کند. علاوه بر این، اجرای این تراکم‌های انرژی بالا امکان‌پذیر است، اما آیا شاخص‌های دسترسی جامع آن‌ها می‌تواند الزامات کاربردی را برآورده کند؟ من مطمئن نیستم که چه نوع حد بالایی است، اما راه حل هایی در آن وجود دارد. ما در مورد رابطه زمانی به تفصیل صحبت نمی کنیم. ما از همه استقبال می کنیم که فرصت تبادل فناوری در این زمینه را داشته باشند.

علاوه بر این، دولت نیاز به تولید 400wh/kg و 500wh/kg دارد. پس از محاسبه، مدلی وجود دارد که شامل الکترود منفی گرافیت و لیتیوم فلزی الکترود منفی سیلیکون است. اگر به 800 وات یا بیشتر برسد، باز هم فرصت وجود دارد. هنوز راه حل هایی برای 400wh/kg و 500wh/kg وجود دارد، اما دستیابی به آن بسیار دشوار است. NC می تواند به 200 برسد، لیتیوم منفی می تواند به 300 برسد، و مواد مختلف الکترود منفی نیاز به محاسبه سیستماتیک دارند، از دیدگاه محاسباتی، به نظر می رسد که هنوز برخی از مواد الکترود مثبت و منفی وجود دارند که از طریق تطبیق به چگالی بالایی می رسند. محاسبات قبلی همه مجازی بود و کار آکادمی علوم چین در این زمینه. به منظور تقویت دستاوردهای تحقیق و توسعه، ارتقای توسعه اقتصادی و حل مشکلات عملی، آکادمی علوم چین یک پروژه راهبردی آزمایشی کلاس A را راه اندازی کرده است. یکی از این پروژه ها، پروژه نانومواد است که هدف آن ارائه پشتیبانی متمرکز از فناوری نانو است که توسط آکادمی در 20 سال گذشته تحقیق شده است. امید است که این امر برای صنعت مفید باشد. اولین مورد از این پروژه ها باتری لیتیومی نیرومند است و احتمالاً از نانومواد و فناوری نانو استفاده می شود.

الزامات این نوع پروژه توسط معاون وزیر یین و جون که در ابتدا مسئول این پروژه بود، پیشنهاد شد. کار ما باید اهداف روشن، قابل استفاده و ارزیابی داشته باشد. پس از ارزیابی شخص ثالث، شاخص‌های زیادی برای ارزیابی سطح مواد و فناوری استفاده شده، تأثیر وجود دارد و تأثیر آن بر توانایی وجود دارد. بنابراین، این نوع پروژه بسیار دشوار است. وی شاخص های خاصی را پیشنهاد کرد و کشور پیشنهاد کرده است تا سال 2020 به 300 وات ساعت بر کیلوگرم و تا سال 2015 به 150 وات ساعت بر کیلوگرم برسد. همچنین باید صنعتی سازی مواد باتری مرتبط مانند الکترولیت های الکترود مثبت، جداکننده ها و غیره آغاز شود. . برای تکمیل این پروژه چندین وظیفه مهم تعیین شده است. یکی تخصیص 60 درصد بودجه به 70 درصد از هزینه های عملیاتی برای باتری های لیتیوم یونی، توسعه الکترودهای مثبت و منفی پرانرژی، الکترولیت های ولتاژ بالا و جداکننده های ایمنی بالا که در باتری های لیتیوم یون قدرت یکپارچه شده اند. در دراز مدت نیاز به چیدمان باتری های حالت جامد داریم و باتری های هوا نیز در این زمینه چیده شده اند. همچنین امروز صبح معلم چن سطح تست را ذکر کرد. هنوز سطح آزمایشی در چین وجود دارد، اما دو پلتفرم ایجاد شده است. اجازه دهید به طور خلاصه نتایج را گزارش کنم. 12 واحد با یک تیم تحقیق و توسعه تقریباً 300 نفری وجود دارد که جنبه های مختلف را پوشش می دهند. یکی الکترود منفی سیلیکون است و من 19 سال است که روی تحقیق و توسعه علمی و فناوری در این زمینه کار می کنم که بسیار دشوار است. من اخیراً این پروژه را از منظر کاربردی توسعه داده ام و مسیرهای فنی مهم شامل دو دسته است: SiOx/C و Nano Si. نکته مهم تکرار مداوم از شاخص های فنی جامع است. پس از دریافت پشتیبانی در سال 2013، می توانیم به اندازه دسته ای 500 کیلوگرم دست یابیم که عمدتاً بر اساس ملاحظات طراحی جامع است. آنچه من در اینجا نشان می دهم این است که ایده های ما چیزهای واقعی نیستند. هنوز هم واردات مواد افزودنی و غیره بسیار مشکل است و مشکل در بحث نانو این است که چگونه به ازای هر کیلوگرم نانوسیلیکون 100 یوان به دست آوریم.

چگونه نانو سیلیکون را به طور یکنواخت در ذرات پخش کنیم؟

چیزی که ما در حال حاضر به آن دست پیدا می کنیم، ماده ای است که نانو سیلیکون را به ذرات پراکنده می کند و می تواند وارد تولید انبوه شود. در یک ماده 450 میلی آمپر در ساعت، به طور کلی یک بار با ظرفیت بالا است که می تواند حدود 500 بار چرخه شود. با این حال، اکسید سیلیکون که قبلا توسعه یافته بود هنوز در دست توسعه است، اما راندمان پایین است و ظرفیت بالای کربن سیلیکون نانو راه حل رضایت بخشی نیست. بنابراین، ما در حال توسعه نسل جدیدی از مواد اکسید غنی از سیلیکون هستیم که چالش‌هایی را که به همراه دارد را کاهش دهیم.

این شرکت مواد جدید در حال حاضر رتبه سوم یا دوم را در چین دارد که یک سری مشکلات فنی را حل می کند. من به جزئیات در مورد آن نمی پردازم. در مواد الکترود منفی پیشرفت هایی صورت گرفته است، اما در مواد الکترود مثبت نسبتاً کمی انباشته شده ایم. پس از حمایت از این پروژه، تمرکز بر روی سطح ظرفیت بالا مهم است. بخش دشوار این ماده کاهش ولتاژ است. در این کار، بازسازی ساختار سطحی برای حل مشکل کاهش ولتاژ مهم است. بنابراین، می توان شروع به تلاش کرد. امسال در حد 500 کیلوگرم است.

ماده دیگر اسپینل ولتاژ بالا است که تعویض آن نسبتاً آسان است. سخت ترین چیز این است که پس از استفاده از این ماده، الکترولیت و سایر جنبه ها نیاز به ارتقاء جامع دارند، بنابراین این جنبه همچنان نیاز به بهبود دارد، به خصوص برای مشکل دمای بالای 55 درجه. به منظور حل مشکل مواد غنی از لیتیوم با ولتاژ بالا، این امر در چین بسیار مهم و همچنین بسیار چالش برانگیز است. در حال حاضر، می تواند به طور نسبتا پایدار تحت ولتاژ بالا گردش کند، و همچنین مواد افزودنی در الکترولیت وجود دارد. ما احساس می کنیم که استفاده مستقیم از جداکننده هنوز کمی مشکل دارد، بنابراین باید یک جداکننده سرامیکی ایجاد کنیم و از سلولز به عنوان بستر استفاده کنیم که در برابر دماهای بالا مقاوم است. با این حال، به نظر می رسد که این در نهایت نمی تواند در باتری های ما استفاده شود. مهم ثبات و ثبات است. در حال حاضر در مرحله آزمایش در مقیاس کوچک و متوسط ​​است، اما امیدی به آینده وجود دارد. در واقع، ما همچنین یک جداکننده پوشش رسانای یونی با جداکننده سلولزی و ذرات سرامیکی ایجاد کرده‌ایم.

گرافن برای مدت طولانی توسعه یافته است و فناوری پوشش می تواند به تولید انبوه ده ها تن برسد. یک باتری اولیه با استفاده از همان ماده ساخته شد که می تواند به 375 وات ساعت بر کیلوگرم برسد. با این حال، قابلیت بازیافت آن ضعیف است و ظرفیت کم آن برای دوچرخه سواری خوب است. نکته مهم این است که چگونه می توان یک سری مشکلات مواد کمکی را تحت انبساط با حجم بالا حل کرد.

در نهایت، اجازه دهید لیتیوم فلزی حالت جامد را معرفی کنم. از نظر محاسبات نظری، بهبود در باتری های لیتیوم یون وجود دارد. همچنین امکان استفاده از باتری های لیتیوم یونی مانند باتری های لیتیوم یون فلزی و باتری های هوا وجود دارد که شامل سیستم های باتری مختلف مانند اکسیژن، آب و دی اکسید کربن می شود. در نتایج تازه محاسبه شده، می توان مشاهده کرد که لیتیوم فلزی سبز بالاتر است، در حالی که الکترود منفی سیلیکون قدرتمندتر است. اگر از سیلیکون 2000 میلی آمپر ساعت استفاده شود، در مقایسه با انبساط بیش از 200، حل انبساط لیتیوم نسبتا آسان تر است. اگر برق انرژی بالاتری را تحت تاثیر قرار دهد، ایده استفاده از باتری پست همچنان قابل استفاده است، اما هنوز از نظر مکانیکی و غیره چالش‌هایی وجود دارد.

باتری‌های لیتیوم یون فلزی برای بیش از 50 سال توسعه یافته‌اند، به ویژه در دهه‌های 1980 و 1990 که مشکلات جدی وجود داشت، و در حال حاضر هیچ مدرکی وجود ندارد که نشان دهد باتری‌های لیتیوم یون فلزی ایمن هستند. مشکل استفاده از باتری های لیتیوم یون فلزی برای اصلاح این است که رسوب و رسوب غیر یکنواخت با گرافیت و سیلیکون متفاوت است. ثانیا، فیلم SEI ناپایدار است، بنابراین بسیاری از مردم هنوز امیدوارند که از راه حل های حالت جامد برای حل این مشکل استفاده کنند. یک نکته کلیدی در فناوری حالت جامد این است که ممکن است به صورت تئوری حل شود، بنابراین ایمنی و مزایای بسیاری و همچنین مزایای ضریب چرخه وجود دارد. علاوه بر این، می‌توان از آن برای رشته‌های داخلی مانند پایه پلیمری و افزودن برخی الکترولیت‌های مایع استفاده کرد. بسیاری از شرکت‌ها در سطح بین‌المللی روی آن سرمایه‌گذاری زیادی کرده‌اند، اما از منظر عملی، باتری‌های با چگالی انرژی بالا هنوز ساخته نشده‌اند، مسئله کلیدی در اینجا این است که چگونه مقاومت الکترود مثبت را حل کنیم.

از منظر توسعه صنعتی، تفاوت بین باتری‌های حالت جامد، الکترولیت‌های حالت جامد است که ممکن است از باتری‌های لیتیوم یون فلزی استفاده کنند. باتری های لیتیوم یونی نیز بسیار قدرتمند هستند که در واقع در توسعه صنعت است. زمانی که مواد کلیدی فناوری سلول باتری شکسته شوند، می توانند به سرعت وارد بازار شوند. بنابراین، ما برخی از نقشه‌های راه را پیشنهاد کرده‌ایم، شاید اولین مورد برای تولید بسته‌های باتری در سال 2019 باشد، در سال 2020، امکان آزمایش سطح تجاری‌سازی وجود دارد. برخی از باتری‌های حالت جامد هنوز نسبتاً کند هستند و درست است که همه باتری‌های حالت جامد ممکن است بیشتر طول بکشد. باتری هایی با محتوای مایع کمی بیشتر سریع تر خواهند بود زیرا چگالی انرژی و ایمنی را متعادل می کنند.

کره جنوبی: افزایش 45 درصدی ظرفیت باتری لیتیومی

بر اساس اطلاعات نسخه آنلاین مجله دانشگاهی "انرژی طبیعی"، یک تیم تحقیقاتی از موسسه علم و فناوری اولسان (UNIST) در کره جنوبی اخیرا مواد کاتدی را برای باتری های ثانویه تولید کرده اند که می تواند ظرفیت باتری موجود را افزایش دهد. 45 درصد، اضافه کردن حداقل 100 کیلومتر به برد فعلی بیش از 200 کیلومتر برای وسایل نقلیه الکتریکی.

تیم تحقیقاتی با توسعه مواد کامپوزیتی سیلیکونی گرافیت برای جایگزینی باتری های موجود با الکترودهای گرافیتی، ظرفیت باتری را با موفقیت افزایش داد. الکترود جدید با تزریق 20 نانومتر (1 میلیاردم متر) ذرات سیلیکونی بین مولکول‌های گرافیت ساخته می‌شود. فناوری جدید علاوه بر افزایش برد، زمان شارژ و دشارژ را تا حد زیادی کوتاه می کند و سرعت شارژ و دشارژ باتری نیز بیش از 30 درصد سریعتر از باتری های موجود است.

صنعت انتظار دارد که تولید انبوه چنین باتری های جدید آسان تر باشد و مزیت رقابتی قیمتی قوی در آینده داشته باشد.

ژاپن: باتری‌های لیتیوم یونی ساخته شده که نیازی به کبالت ندارند

بر اساس اطلاعات پاناسونیک الکتریک، ژاپن ماده جدیدی برای باتری های لیتیوم یونی ساخته است که به فلز کمیاب کبالت نیاز ندارد و همچنین نوع جدیدی از باتری های لیتیوم یونی را توسعه داده است.

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور رونیچی یوشیدا از دانشگاه کیوتو از لوازم برقی پاناسونیک در ژاپن، یک ماده آلی جدید با استفاده از لیتیوم و کربن ایجاد کرده است و با موفقیت نوع جدیدی از باتری لیتیوم یونی را تولید کرده است که از کبالت به عنوان ماده الکترود استفاده نمی کند. نتایج تجربی نشان می دهد که باتری های تولید شده با مواد جدید ظرفیتی برابر با باتری های لیتیوم یونی با مواد حاوی کبالت به عنوان الکترود دارند. انتظار می رود این نوع باتری لیتیوم یونی از وابستگی به کبالت رها شده و هزینه های تولید را تا حد زیادی کاهش دهد.

یکی دیگر از مزایای تولید باتری های لیتیوم یونی با این ماده جدید این است که طول عمر باتری بیشتر و میزان پوسیدگی کمتر است. نتایج تجربی نشان می دهد که باتری لیتیوم یون تولید شده توسط این ماده جدید 100 بار شارژ و دشارژ شده است، اما کاهش ظرفیت باتری از 20 درصد تجاوز نمی کند. پاناسونیک الکتریک قصد دارد این ماده جدید را بهبود بخشد و امیدوار است فرکانس شارژ و دشارژ باتری را به 500 تا 1000 برابر افزایش دهد و سپس به تولید تجاری ادامه دهد.