固体電池がリチウム電池に取って代わり、主流になるかもしれません。この技術は大きく進歩しましたが、まだ産業化されていません。

電気自動車の「心臓部」として、動力電池は大きな注目を集めています。リチウムイオン電池は、高エネルギー密度、低い自己放電率、高いサイクル効率、長いサイクル寿命により、新エネルギー自動車業界に歓迎され、大きな発展を遂げてきました。

しかし、現在のリチウムイオン電池の技術はまだ成熟しておらず、安全性が不安定であるという問題が依然として存在しています。最近頻発する火災事故により、リチウムイオン電池の安全性に疑問が生じている。固体電池技術は、電気自動車の安全性の問題を解決するための新たな選択肢になると期待されています。

近年、電池内部に液体電解質を使用していることが原因で、大規模な動力電池事故が多発しています。市販のリチウムイオン電池は一般的に有機液体電解質を使用していますが、これは可燃性があり、液体が漏れて環境汚染を引き起こす可能性があります。固体電解質は不燃性であり、液体電解質を生成しないため、腐食性がありません。液体電解質を固体電解質に置き換えることは、リチウム電池の安全性能を向上させる最も効果的な方法の 1 つとして認識されています。

固体リチウム電池は、世界的な配置と研究開発の加速段階に入り、多くの有名な機関が固体リチウム電池の開発に取り組んでいます。韓国のサムスン、日本のトヨタ、中国のCATLなど多くの電池・自動車メーカーが固体電池の研究開発への投資を増やしており、一部の電池は車両への搭載や試験段階に入っている。将来性は有望であるものの、固体電池の開発への道のりは、さまざまな技術的およびプロセス上の問題により、決して平坦ではありません。

今日の固体電池に使用されている固体電解質は、一般的に性能面での欠陥があり、高性能リチウムイオン電池システムの要件を満たすにはまだ程遠い状態です。固体電解質と電極間の界面処理も、現在固体電池が直面している大きな課題です。固体電解質では、リチウムイオンの伝達インピーダンスが非常に大きく、電極との剛性界面接触面積が小さく、充放電時の電解質の体積変化によって界面の安定性が容易に破壊される可能性があります。

さらに、固体リチウム電池では、電解質と電極の界面に加えて、電極内部にも複雑な多層界面が存在します。電気化学や変形などの要因により接触不良が発生し、バッテリーの性能に影響を及ぼす可能性があります。

長期使用時の安定性の悪さも、長寿命エネルギー貯蔵固体電池の開発におけるボトルネックとなっています。固体電池の構造とインターフェースは使用中に時間の経過とともに劣化しますが、劣化が電池の全体的な性能にどのような影響を与えるかはまだ不明であり、長期の応用を実現することは困難です。

主要な材料とインターフェースの問題を根本的に解決することによってのみ、単一セルの性能要件を満たす体系的なプロセス研究を実行することができます。現在、さまざまな新技術が登場しており、一部の固体電池技術は新たなブレークスルーを達成しています。

固体電解質材料に関しては、ガーネット構造のリチウムランタンジルコニウム酸化物（LLZO）固体電解質システムをベースにした固体電池が優れたサイクル性能とレート性能を備えていることが業界で判明し、主要な技術ホットスポットとなっています。 LLZOは、ポリマーベースの複合固体電解質の性能を向上させることができる優れた性能を持つフィラーです。 LLZO ベースの固体電池は、1,000 サイクル後でも容量の 81% を維持できます。

電解質材料のもう 1 つのアイデアは、剛性ポリマー骨格と無機粒子を柔軟なポリマーイオン輸送材料と組み合わせて使用​​することです。ポリマー間およびポリマーと無機粒子間のルイス酸塩基相互作用を通じて、リチウムイオン輸送用の新しいチャネルが作成され、電解質の全体的な性能が大幅に向上します。

インターフェース処理の研究ホットスポットは、主にインターフェース設計と修正層に集中しています。現在、ゲル化のインターフェース設計は良好な結果を達成しています。ゲル状ポリマーで界面を変更することで、サイクル中の体積効果を緩衝しながら接触面積を増やすことができます。室温で 300 サイクル後も、基本的に劣化は見られません。この構造設計により、バッテリーの性能が大幅に向上します。

一般的に、固体電池の研究はまだ学術的なものです。産業化の面では、一部の主要技術は各社の中核技術に関わっており、入手できないため、エンジニアリング応用に基づく技術のさらなる探究が必要となります。

今日頭条の青雲計画と百家曼の百+計画の受賞者、2019年百度デジタル著者オブザイヤー、百家曼テクノロジー分野最人気著者、2019年捜狗テクノロジー文化著者、2021年百家曼季刊影響力のあるクリエイターとして、2013年捜狐最優秀業界メディア人、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト北京3位、2015年光芒体験賞、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト決勝3位、2018年百度ダイナミック年間有力セレブなど、多数の賞を受賞しています。