Aufgrund des laufenden Forschungs- und Entwicklungsstadiums, das verschiedene ungelöste technische, wirtschaftliche und kommerzielle Herausforderungen mit sich bringt, gibt es derzeit keine praktikable Lösung für das Problem der Trennung von Festkörperbatterien. Angesichts der aktuellen technischen Einschränkungen ist die Massenproduktion noch in weiter Ferne und Festkörperbatterien sind noch nicht auf dem Markt verfügbar.
Was behindert die Entwicklung von Festkörperbatterien?
FestkörperbatterienVerwenden Sie einen festen Elektrolyten anstelle des herkömmlichen flüssigen ElektrolytenLithium-Ionen-Batterien. Herkömmliche Flüssiglithiumbatterien bestehen aus vier wesentlichen Komponenten: der positiven Elektrode, der negativen Elektrode, dem Elektrolyten und dem Separator. Im Gegensatz dazu verwenden Festkörperbatterien einen festen Elektrolyten anstelle des herkömmlichen flüssigen Gegenstücks.
Warum wurde diese Feststoffbatterie-Technologie angesichts des großen Potenzials noch nicht auf den Markt gebracht? Denn der Übergang vom Labor zur Kommerzialisierung steht vor zwei Herausforderungen:technische MachbarkeitUndWirtschaftlichkeit.
- 1. Technische Machbarkeit: Der Kern einer Festkörperbatterie besteht darin, den flüssigen Elektrolyten durch einen festen Elektrolyten zu ersetzen. Allerdings stellt die Aufrechterhaltung der Stabilität an der Grenzfläche zwischen dem Festelektrolyten und dem Elektrodenmaterial eine erhebliche Herausforderung dar. Ein unzureichender Kontakt kann zu einem erhöhten Widerstand und damit zu einer Verringerung der Batterieleistung führen. Darüber hinaus leiden Festelektrolyte unter einer geringeren Ionenleitfähigkeit und sind langsamerLithium-IonenMobilität, was zu langsameren Lade- und Entladegeschwindigkeiten führt.
- Darüber hinaus ist der Herstellungsprozess komplexer. Beispielsweise müssen Sulfid-Festelektrolyte unter Inertgasschutz hergestellt werden, um Feuchtigkeitsreaktionen in der Luft zu verhindern, die giftige Gase erzeugen. Dieses kostenintensive und technisch anspruchsvolle Verfahren behindert derzeit die Durchführbarkeit einer Massenproduktion. Darüber hinaus unterscheiden sich die Testbedingungen im Labor oft erheblich von realen Umgebungen, was dazu führt, dass viele Technologien nicht die erwarteten Ergebnisse erzielen können.
- 2. Wirtschaftlichkeit:Die Kosten für Festkörperbatterien sind um ein Vielfaches höher als bei herkömmlichen Flüssiglithiumbatterien, und der Weg zur Kommerzialisierung ist voller Schwierigkeiten. Obwohl es theoretisch eine höhere Sicherheit bietet, kann es in der Praxis dazu kommen, dass der Festelektrolyt bei hohen Temperaturen zerfällt, was zu einer verringerten Batterieleistung oder sogar zum Ausfall führt.
- Darüber hinaus können sich während des Lade- und Entladevorgangs Dendriten bilden, die den Separator durchdringen und Kurzschlüsse und sogar Explosionen verursachen, was Sicherheit und Zuverlässigkeit zu einem erheblichen Problem macht. Darüber hinaus werden die Kosten sprunghaft ansteigen, wenn der Herstellungsprozess im kleinen Maßstab auf die industrielle Produktion ausgeweitet wird.
Wann kommen Festkörperbatterien auf den Markt?
Es wird erwartet, dass Festkörperbatterien vor allem in der High-End-Konsumelektronik, in kleinen Elektrofahrzeugen (EVs) und in Branchen mit strengen Leistungs- und Sicherheitsanforderungen wie der Luft- und Raumfahrt Anwendung finden. Allerdings befinden sich die derzeit auf dem Markt erhältlichen Festkörperbatterien noch im frühen Stadium der Konzeptvermarktung.
Namhafte Automobilunternehmen undHersteller von Lithiumbatterienwie SAIC Motor, GAC-Toyota, BMW, CATL, BYD und EVE entwickeln aktiv Festkörperbatterien. Dennoch ist es aufgrund der aktuellen Produktionspläne unwahrscheinlich, dass die Massenproduktion von Festkörperbatterien in vollem Umfang frühestens zwischen 2026 und 2027 beginnen wird. Sogar Toyota musste seinen Zeitplan mehrfach überarbeiten und plant nun, im Jahr 2030 mit der Massenproduktion zu beginnen.
Es ist wichtig zu beachten, dass der Zeitplan für die Verfügbarkeit von Festkörperbatterien aufgrund verschiedener Faktoren wie technologischen Herausforderungen und behördlicher Genehmigung variieren kann.
Wichtige Überlegungen für Verbraucher
Während wir die Fortschritte in derFestkörper-LithiumbatterieIn diesem Bereich ist es für Verbraucher von entscheidender Bedeutung, wachsam zu bleiben und sich nicht von oberflächlich blendenden Informationen beeinflussen zu lassen. Obwohl es sich lohnt, echte Innovationen und technologische Durchbrüche zu erwarten, erfordert ihre Verifizierung Zeit. Hoffen wir, dass mit dem technologischen Fortschritt und der Reife des Marktes in Zukunft sicherere und erschwinglichere neue Energielösungen entstehen werden.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 30. Okt. 2024