อุดมคติเปล่งประกายสู่ความเป็นจริง: แบตเตอรี่ทั้งหมดของรัฐ-รัฐจะผลิตเป็นจำนวนมาก

เมื่อเทียบกับฉากหลังของการเปลี่ยนแปลงพลังงานระดับโลกเทคโนโลยีพลังงานใหม่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว แบตเตอรี่ของรัฐทั้งหมดซึ่งเป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่รุ่นต่อไปที่มีแนวโน้มสูงค่อยๆกลายเป็นจุดสนใจของอุตสาหกรรม เมื่อเร็ว ๆ นี้ผู้ผลิตรถยนต์เช่น Changan Automobile และ BYD ได้ประกาศกำหนดการติดตั้งแบตเตอรี่ All-Solid-State ซึ่งแสดงให้เห็นว่ากระบวนการเชิงพาณิชย์ของแบตเตอรี่ทั้งหมดของ Solid-State กำลังเร่งความเร็ว

แบตเตอรี่ทั้งหมดของ Solid-State อ้างถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้อิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตต ในแง่ของหลักการทำงานพวกเขาไม่แตกต่างจากแบตเตอรี่ลิเธียมแบบดั้งเดิม แต่เป็นแกนกลางของพวกเขาอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตตให้ข้อได้เปรียบมากมายกับแบตเตอรี่ลิเธียมเหลวแบบดั้งเดิม

ในแง่ของประสิทธิภาพความปลอดภัยอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่ลิเธียมเหลวแบบดั้งเดิมนั้นไวไฟและผันผวนซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของการยิงรถยนต์ไฟฟ้าและแม้แต่การระเบิด อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งที่ใช้ในแบตเตอรี่ทั้งหมดของโซลิด-รัฐนั้นไม่สามารถไวไฟได้ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของการเผาไหม้แบตเตอรี่และการระเบิดอย่างมากและช่วยเพิ่มความปลอดภัยอย่างมาก ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่โซลิดสเตตบางชนิดสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ที่ 1, 000 องศาและสามารถจ่ายพลังงานต่อไปได้แม้ว่ามุมจะถูกตัด

ในแง่ของความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ทั้งหมด-รัฐ-รัฐมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจน ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบดั้งเดิมได้ค่อยๆเข้าหาคอขวด ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตคือ 150-210 wh/kg และขีด จำกัด สูงสุดของแบตเตอรี่ลิเธียมที่ประกอบไปด้วยประมาณ 350wh/kg ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ทั้งหมดของรัฐ--รัฐคาดว่าจะสูงกว่า 500wh/kg ตัวอย่างเช่นความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ Jinzhongzhao All-Solid-State ที่พัฒนาโดย Changan Automobile สามารถเข้าถึง 400wh/kg และช่วงการล่องเรือเกิน 1,500 กิโลเมตรเมื่อชาร์จเต็มซึ่งช่วยลดความวิตกกังวลในช่วง ในเวลาเดียวกันอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและปริมาณแบตเตอรี่สามารถลดลงได้มากขึ้นซึ่งช่วยเพิ่มความเร็วในการชาร์จอย่างมากและคาดว่าจะได้รับช่วงการล่องเรือ 1, 000 กิโลเมตรหลังจากชาร์จเป็นเวลา 10 นาที

ในแง่ของความเสถียรของวัฏจักรและประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงและต่ำ อายุการใช้งานของวงจรสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 10, 000 เวลาซึ่งสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมลิเธียมและแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและสามารถรักษาประสิทธิภาพที่ดีในสภาพแวดล้อมที่สูงและต่ำ

ในปัจจุบันมีเส้นทางเทคนิคหลักสามเส้นทางสำหรับแบตเตอรี่โซลิดสเตต: โพลิเมอร์, ออกไซด์และซัลไฟด์

พอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์อยู่ในหมวดหมู่ของอิเล็กโทรไลต์อินทรีย์ พวกเขามีความยืดหยุ่นมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเป็นเรื่องง่ายต่อการประมวลผลและรูปแบบสามารถใช้งานได้สูงกับกระบวนการผลิตอิเล็กโทรไลต์ของเหลวที่มีอยู่เป็นเรื่องง่ายที่จะเตรียมฟิล์มบาง ๆ ในขนาดใหญ่และประสบความสำเร็จในการผลิตมวลขนาดเล็ก อย่างไรก็ตามค่าการนำไฟฟ้าของพวกเขาอยู่ในระดับต่ำที่อุณหภูมิห้องโดยปกติระหว่าง10⁻⁷ถึง10⁻⁴s/cm และพวกเขาจะต้องได้รับความร้อนสูงกว่า 60 องศาเพื่อทำงานอย่างถูกต้อง พวกเขามีหน้าต่างเคมีไฟฟ้าแคบและความเสถียรทางความร้อนที่ค่อนข้างแย่

อิเล็กโทรไลต์ออกไซด์มีความเสถียรในอากาศมีความเสถียรทางความร้อนที่ดีเยี่ยมสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงสูงกว่า 600 องศามีความแข็งแรงเชิงกลสูงสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของลิเธียม dendrites ได้อย่างมีประสิทธิภาพและเหมาะสำหรับวัสดุอิเล็กโทรดบวกแรงดันสูง ค่าใช้จ่ายด้านการวิจัยและพัฒนาค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตามมันยังมีปัญหาของการนำอิออนต่ำ ค่าการนำไฟฟ้าที่อุณหภูมิห้องโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง10⁻⁶ถึง10⁻³s/cm ซึ่งจะต้องได้รับการปรับปรุงโดยการเผาอุณหภูมิสูงหรือเพิ่มอิเล็กโทรไลต์ของเหลวและอิมพีแดนซ์อินเทอร์เฟซกับอิเล็กโทรดสูงส่งผลให้อายุการใช้งานระยะสั้น

อิเล็กโทรไลต์ซัลไฟด์มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมและการนำไฟฟ้าไอออนิกสูงสุด ค่าการนำไฟฟ้าที่อุณหภูมิห้องสามารถถึง10⁻²s/cm ซึ่งอยู่ใกล้กับระดับอิเล็กโทรไลต์ของเหลว พวกเขารองรับการชาร์จและการปลดปล่อยอย่างรวดเร็วและความหนาแน่นของพลังงานทางทฤษฎีเกินกว่า 500wh/kg พวกมันเข้ากันได้กับอิเล็กโทรดเชิงลบของโลหะลิเธียมมีความเสถียรทางความร้อนที่ดีมีพื้นผิวอ่อนนุ่มและมีพลาสติกสูง อย่างไรก็ตามพวกเขามีความเสถียรทางเคมีที่ไม่ดีและง่ายต่อการทำปฏิกิริยากับความชื้นและออกซิเจนในอากาศเพื่อสร้างก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เป็นพิษ พวกเขายากที่จะเตรียมและมีต้นทุนการผลิตสูง

ทั่วโลกหลาย บริษัท ได้ลงทุนในการวิจัยและพัฒนาและผลิตแบตเตอรี่ทั้งหมดของรัฐ--รัฐและเร่งเค้าโครงของพวกเขา ผู้ผลิตรถยนต์ญี่ปุ่นเริ่มต้นในการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตต
โตโยต้ามอเตอร์สเริ่มต้นการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตเร็วที่สุดเท่าที่ปี 2549 และเพิ่งประกาศว่าจะเริ่มการทดลองทดลองขนาดเล็กในปี 2569 และการผลิตจำนวนมากหลังจากปี 2573
ฮอนด้ามอเตอร์สประกาศว่าจะเริ่มทดลองใช้การผลิตแบตเตอรี่ทั้งหมดของรัฐ-โซลิด-รัฐสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์ในเดือนมกราคม 2568 นิสสันวางแผนที่จะเริ่มทดลองใช้การผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตที่โรงงานโยโกฮามาในปีนี้และเปิดตัวยานพาหนะไฟฟ้าที่ติดตั้งแบตเตอรี่ทั้งหมดของรัฐ-รัฐภายในปี 2571

บริษัท จีนยังไม่เต็มใจที่จะล้าหลัง CATL ได้สร้างสายการผลิตนำร่องสำหรับแบตเตอรี่ทั้งหมดของ Solid-State และกำลังดำเนินการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการและการตรวจสอบผลิตภัณฑ์ คาดว่าจะผลิตแบตเตอรี่ทั้งหมดของ Solid-State ในระดับเล็ก ๆ ในปี 2027

BYD เริ่มการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่ทั้งหมด-รัฐ-รัฐในปี 2013 และได้เริ่มการตรวจสอบความเป็นไปได้ของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่โซลิดสเตตครอบคลุมการพัฒนาเทคโนโลยีวัสดุสำคัญการพัฒนาระบบเซลล์แบตเตอรี่และการก่อสร้างสายการผลิต คาดว่าจะเริ่มการสาธิตมวลและการติดตั้งแบตเตอรี่ทั้งหมด-รัฐ-รัฐในปี 2027 และบรรลุการค้าขนาดใหญ่หลังจากปี 2030

Changan Automobile วางแผนที่จะเปิดตัวเซลล์แบตเตอรี่ที่พัฒนาขึ้นเอง 8 เซลล์รวมถึงของเหลวกึ่งแข็งและของแข็งภายในปี 2573 เพื่อเปิดตัวต้นแบบที่ใช้งานได้ในปี 2568 และค่อยๆผลิตแบตเตอรี่ทั้งหมดของโซลิด-รัฐในปี 2570

GAC AION ประกาศว่าจะบรรลุการผลิตจำนวนมากและการติดตั้งแบตเตอรี่ทั้งหมดของ Solid-State ในปี 2026 และจะติดตั้งในแบรนด์ Haobo ระดับไฮเอนด์

Chery Automobile วางแผนที่จะได้รับการติดตั้งแบตเตอรี่ทั้งหมดของรัฐทั้งหมดในปี 2026 และการผลิตมวลขนาดใหญ่ในปี 2027

SAIC Group ประกาศว่าแบตเตอรี่ทั้งหมดของรัฐ-รัฐจะผลิตและส่งมอบจำนวนมากในปี 2569 และรถยนต์ใหม่ของ Zhiji ที่ติดตั้งแบตเตอรี่ทั้งหมดของ Solid-State จะผลิตและจัดส่งจำนวนมากในปี 2027

จากมุมมองของอุตสาหกรรมโดยรวมห่วงโซ่อุตสาหกรรมแบตเตอรี่โซลิดสเตตนั้นคล้ายคลึงกับแบตเตอรี่เหลวครอบคลุมแหล่งวัตถุดิบต้นน้ำวัสดุแบตเตอรี่กลางน้ำและการผลิตและพื้นที่แอปพลิเคชันปลายน้ำ ต้นน้ำส่วนใหญ่จัดหาทรัพยากรโลหะเช่นลิเธียมโคบอลต์และนิกเกิลรวมถึงวัสดุหลักสำหรับอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตต มันมีการพึ่งพาทรัพยากรที่แข็งแกร่งอุปสรรคทางเทคนิคสูงและความเข้มข้นของตลาดสูง Midstream เป็นลิงค์หลักของการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่และการผลิต นวัตกรรมทางเทคโนโลยีเป็นแรงผลักดันที่สำคัญ แต่ต้องเผชิญกับปัญหาของกระบวนการที่ซับซ้อนและความกดดันด้านต้นทุนสูง ฟิลด์แอปพลิเคชันปลายน้ำมีความกว้างครอบคลุมยานพาหนะพลังงานใหม่การจัดเก็บพลังงานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและสาขาอื่น ๆ ด้วยการสนับสนุนนโยบายที่แข็งแกร่งและศักยภาพทางการตลาดขนาดใหญ่

แม้ว่าแบตเตอรี่ทุกรัฐจะมีโอกาสในวงกว้าง แต่พวกเขายังคงเผชิญกับความท้าทายมากมายบนถนนสู่การผลิตมวลเชิงพาณิชย์

ในระดับเทคนิคแม้ว่าความคืบหน้าบางอย่างจะเกิดขึ้นในอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบ ฯลฯ แต่ก็ยังมีปัญหาทางวิทยาศาสตร์พื้นฐานและปัญหาทางเทคนิคทางวิศวกรรมที่ต้องแก้ไขอย่างเร่งด่วน ตัวอย่างเช่นวิธีการปรับปรุงการนำไฟฟ้าอิออนของอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งเพิ่มความเข้ากันได้กับโลหะลิเธียมและวัสดุอิเล็กโทรดพลังงานที่เฉพาะเจาะจงสูงและสร้างอินเทอร์เฟซที่เข้ากันได้และมีเสถียรภาพ เส้นทางทางเทคนิคที่แตกต่างกันยังมีข้อบกพร่องของตัวเองเช่นความเสถียรทางเคมีที่ไม่ดีและความยากลำบากในการเตรียมอิเล็กโทรไลต์ซัลไฟด์และค่าการนำอิออนต่ำของอิเล็กโทรไลต์ออกไซด์ ปัญหาเหล่านี้ต้องการการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อเอาชนะ

ค่าใช้จ่ายยังเป็นปัจจัยสำคัญที่ จำกัด การใช้งานแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ทั้งหมด ในปัจจุบันค่าใช้จ่ายของโมโนเมอร์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเหลวอยู่ที่ประมาณ 0 5 หยวนต่อวัตต์ชั่วโมงในขณะที่ค่าใช้จ่ายวัสดุของแบตเตอรี่โซลิดสเตตมากกว่า 2 หยวนต่อวัตต์ชั่วโมงโดยไม่ต้องผลิตมวลขนาดใหญ่ ต้นทุนวัสดุของชุดแบตเตอรี่ 100- kilowatt-hour เพียงอย่างเดียวเกิน 200, 000 หยวนซึ่งสูงกว่าแบตเตอรี่เหลวที่มีอยู่มาก การใช้แบตเตอรี่ของ Sulfide Solid-State เป็นตัวอย่างเมือกที่หายากของอินเดียที่จำเป็นสำหรับการผลิตนั้นมีราคาแพงและการเตรียมสารตั้งต้นลิเธียมซัลไฟด์นั้นยากและมีค่าใช้จ่ายสูงซึ่งนำไปสู่ค่าใช้จ่ายโดยรวมของแบตเตอรี่โดยรวม

ในระดับตลาดแบตเตอรี่โซลิดสเตตเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ต้องใช้เวลาในการรับรู้และการยอมรับของตลาด แม้ว่าพวกเขาจะมีข้อได้เปรียบด้านความหนาแน่นของพลังงานและความปลอดภัย แต่ก็ยังมีพื้นที่สำหรับการปรับปรุงเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบดั้งเดิมในแง่ของวงจรชีวิต นอกจากนี้แม้ว่าบาง บริษัท จะประสบความสำเร็จในการส่งตัวอย่างชุดเล็ก ๆ แต่ก็ยังไม่ได้มีคำสั่งซื้อที่มั่นคงและมีความไม่แน่นอนในกลุ่มเป้าหมายการใช้งานจริง

เมื่อมองถึงอนาคตคาดว่าแบตเตอรี่ของรัฐทั้งหมดจะมีบทบาทสำคัญในหลาย ๆ สาขา ในด้านยานพาหนะพลังงานใหม่มันจะปรับปรุงช่วงการล่องเรือของยานพาหนะความปลอดภัยและความเร็วในการชาร์จอย่างมีนัยสำคัญส่งเสริมอุตสาหกรรมยานพาหนะพลังงานใหม่ให้อยู่ในระดับที่สูงขึ้นและเร่งการเปลี่ยนแปลงพลังงานไฟฟ้าของอุตสาหกรรมยานยนต์

ในด้านการจัดเก็บพลังงานความหนาแน่นของพลังงานสูงและลักษณะอายุการใช้งานที่ยาวนานของแบตเตอรี่ทั้งหมด-รัฐ-รัฐช่วยให้พวกเขาสามารถเก็บกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นปรับสมดุลไฟฟ้าและอุปสงค์และให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับการเข้าถึงขนาดใหญ่และการทำงานที่มั่นคงของพลังงานหมุนเวียน

ในสาขาอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคแบตเตอรี่ทั้งหมดของโซลิด-รัฐสามารถทำให้อุปกรณ์บางลงและทนทานมากขึ้นและปรับปรุงประสบการณ์การใช้งานของผู้ใช้

ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีและการพัฒนาของอุตสาหกรรมประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ทั้งหมดของรัฐ-รัฐจะดีขึ้นเรื่อย ๆ และคาดว่าค่าใช้จ่ายจะค่อยๆลดลง การลงทุนอย่างต่อเนื่องและการวิจัยและพัฒนาของหลาย ๆ บริษัท รวมถึงการส่งเสริมนวัตกรรมการทำงานร่วมกันระหว่างอุตสาหกรรมสถาบันการศึกษาและการวิจัยจะช่วยเร่งความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการค้าของแบตเตอรี่ทั้งหมดของรัฐ ในระดับนโยบายรัฐบาลของประเทศต่างๆกำลังเพิ่มการสนับสนุนเทคโนโลยีพลังงานใหม่อย่างต่อเนื่องซึ่งจะสร้างสภาพแวดล้อมนโยบายที่ดีสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ทั้งหมดของรัฐ

ในฐานะที่เป็นความสูงที่สำคัญของการแข่งขันสำหรับเทคโนโลยีแบตเตอรี่รุ่นต่อไปแบตเตอรี่ทั้งหมดของรัฐ-โซลิด-รัฐเผชิญกับความท้าทายหลายประการเช่นเทคโนโลยีต้นทุนและตลาด แต่พวกเขามีอนาคตที่สดใส ในคลื่นของการเปลี่ยนแปลงพลังงานทั่วโลกและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแบตเตอรี่ทั้งหมดของรัฐ-รัฐทั้งหมดคาดว่าจะกลายเป็นแรงหลักในการส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงการจัดเก็บพลังงานและนำในยุคใหม่ของการจัดเก็บพลังงาน