全固体電池とは何ですか?

今年5月の時点で、多くのメディアが60億個の固体電池プロジェクトを大々的に宣伝していた。

その後、一部の固体電池企業は2027年に全固体電池を工業化すると発表し、その後さまざまな記者会見が行われ、どれだけ高いエネルギー密度とサイクル性能が実現できるかが発表された。特定の企業の単一セルのエネルギー密度が 700+Wh/kg であるとよく聞きます。

では、全固体電池とは一体何なのでしょうか？市場は現在どのレベルに達していますか?周りの多くの友人とコミュニケーションを取った結果、全固体電池で混同されやすい最初の概念は、半固体と全固体であることがわかりました。

現在市場に流通しているいわゆる全固体電池のほとんどは半固体電池、すなわち固体と液体の混合物であると言える。しかし、多くの全固体電池を分解したところ、いわゆる固液混合物は実際には見えにくく、液体電池の状態とほぼ同じであることが分かりました。いくつかの正確な特徴付けを行ったとしても、手がかりを見つけることは困難です。

中国の代表的な企業は青島と威蘭の2社です。青島の主な系はリン酸鉄リチウム（もちろん三元系もある）で、維蘭は三元系に代表される（もちろん鉄リチウムもある）。前者は主にセラミックコーティング技術、後者は現場硬化技術として宣伝されています（宣伝重視）。青島では現在380Wh/kgのセルが流通しており、威蘭では容量110Ahで350Wh/kgのセルが販売されているという。

全固体電池はどうでしょうか？全固体電池は主に酸化物、高分子、硫化物（もちろんハロゲン化物もあります）に分けられます。現在の大手企業全体の開発状況から判断すると、技術ルート全体が硫化物である。いわゆる硫化物固体電池は、実際には、正極材料と負極材料、電解質およびバインダー導電剤を混合して正極を形成し（もちろん乾式法と湿式法があります）、その後に電解液と少量の硫化物を加えます。バインダーを混合してフィルムを形成します（もちろん乾式法と湿式法があります）。湿式法の場合、硫化物系は溶剤系に非常に敏感であり、当然ながら特別なバインダーが必要となります。最後に、正極、負極、電解質膜を積層して全固体電池セルを形成します。それぞれのプロセスには全固体電池の工業化を阻むギャップがある。

2 番目に混同しやすいのは、全固体電池=の高い安全性と高いエネルギー密度です。

これは、業界関係者を含むほとんどの人々の大きな誤解です。全固体電池はエネルギー密度が高いと考えられている。業界外の多くの人は、全固体電池に期待を寄せることが多く、「全固体電池が出てくると液体がなくなる」とよく言います。実際にはそうではありません。このロジックを理解するには、まずエネルギー密度の概念から始める必要があります。エネルギー密度=エネルギー/重量、エネルギーは材料自体によって決まるため、バッテリーセルのエネルギー密度は材料システムによって決まります。バッテリーの。

鉄リチウム電池は現在 180Wh/kg です。三元電池は多くのシステムに分割されているため、そのエネルギー密度は基本的に 240-360 または 380Wh/kg の範囲にあります (285Wh/kg 以上にはシリコンベースの材料が必要です)。もちろん、コバルト酸リチウム系は基本的にエネルギー密度が200以上あります。現在、市場で宣伝されている多くのエネルギー密度は 450、500、600、さらには 700Wh/kg 以上に達しています。基本的に、負極材料はリチウム金属であるか、負極なしです。これがエネルギー密度の全体的な状態です。全固体電池の正極材料と負極材料は液体原料から分離されていません。したがって、全固体電池のエネルギー密度は液体電池のエネルギー密度よりも高くはなりません。

誰もが口にする高い価値は、実際には、全固体電池が安全性の問題を解決した上で、リチウム金属負極を使用して電池セルの高エネルギー密度を達成できるという期待に基づいていますが、この困難は、液体リチウム金属電池の安全性の問題。したがって、全固体電池のエネルギー密度が低いとは言えません。逆に、実際の開発状況から見ると、全固体電池のエネルギー密度は低くなります。 1つ目は高エネルギー系材料の応用、2つ目は活物質の割合、3つ目は電解質膜の厚さ、4つ目はみんながお金を払っていない問題から来ています。現在大注目。全固体電池の動作には高圧クランプが必要です。クランプは実際の使用中に電気機器の重量を増加させるため、バッテリーセルのエネルギー密度の利点がある程度減少します。

全固体電池は総じて安全性が大幅に向上していますが（実際の試験はあります）、ソフトパック包装材の硫化物固体電池としては、硫化物自体が安全性リスクの大きい材料です。第二に、全固体電池の安全性向上にも限界がある。本質的に安全ではありません。ある程度、バッテリーの熱暴走を引き起こす可能性があります。

上記は、全固体および半固体を含む現在の固体電池についての比較的巨視的な理解です。もちろん、長期的には、オールソリッドステートはまだ楽観的です。現状から見ると、高エネルギー液体電池の安全性問題の解決の難易度は、安全性の高い新世代の全固体電池の開発の難易度より必ずしも低いとは言えません。川上と川下の産業チェーンが力を合わせて取り組むことで、現状を打破し、革命を実現できると信じています。

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