Hybrid Li legeringsteknik slår solid state-batteriers energitäthet när Gangfeng startar massproduktion av celler
Ganfeng Lithium, världens största leverantör av litiummetaller, har lyckats skapa ett batteri med 95% fast elektrolyt vars energitäthet överstiger den hos den första generationen av solid state-batterier som tillkännagivits av Toyota eller Samsung.
Gangfeng levererar nästan hälften av världens litium och har 70% av den lokala kinesiska marknaden, och man experimenterar ständigt med nya applikationer, elektrodlegeringar och elektrolytblandningar.
Rekordhög energitäthet för fast-vätskebatterier
Genom att använda en innovativ litiumlegering lyckades Gangfeng få igång massproduktionen av de första battericellerna med 95% solid state-elektrolyt som har en energitäthet på 650 Wh/kg. Som jämförelse kan nämnas att Toyota, Samsung och andra förbereder sig för att lansera kommersiella solid state-batteriprodukter 2027 med en energitäthet på 500 Wh/kg, vilket tidigare ansågs vara den teoretiska gränsen för tekniken.
Enbart en solid state-elektrolyt är inte den magiska lösningen för höga energitätheter, hävdar Gangfeng. Den mest utbredda sulfidbaserade tekniken har dubbelt så hög densitet som dagens elbilsbatterier, men kan fortfarande bilda dendriter om den går högre upp. I det nya batteriet på 650 Wh/kg har företaget lämnat en liten del av elektrolyten i flytande form för att säkerställa kostnadskontroll och kompatibilitet med nuvarande produktionslinjer samtidigt som man fokuserar på Li elektrodlegeringar som möjliggör högre energikapacitet:
Flera stora utmaningar måste övervinnas vid framställningen av litiumlegeringar: litium har låg densitet och legeringselement är benägna att sedimentera, vilket leder till segregering av sammansättningen, som i allvarliga fall kan bilda en hård andra fas som potentiellt kan punktera separatorn eller orsaka processprickor; legeringens smältpunkt är högre, vilket gör smältprocessen svårare att kontrollera. Genom förbättringar av utrustning och processer har vi uppnått en enhetlig legering och oväntat förbättrade mekaniska egenskaper - legeringens draghållfasthet, hårdhet och Youngs modul är alla överlägsna rent litium, vilket avsevärt förbättrar problemet med bandbrott under bearbetningen och förbättrar produktionsstabiliteten.
Som ett resultat av detta uppvisar Li-legeringen som utgör elektroderna i det nya 650 Wh/kg-batteriet en kritisk strömtäthet (CCD) på 50 mA/cm² vid en deponeringshastighet på 1 mAh/cm². Vid typiska tillverkningsförhållanden med 3 mAh/cm² deponering hålls CCD över 10 mA/cm² och kan till och med nå 12,6 mA/cm², så att batteriet kan laddas med 3C-hastigheter på 20 minuter.
Enligt den första standarden för prestanda och klassificering av solid-state-batterier standardskulle ett sådant batteri fortfarande falla under kategorin hybrid solid-vätska, eftersom det fortfarande har en viss mängd flytande elektrolyt. Det slår dock fortfarande solid-state-batteriernas energitäthet, med undantag för dem i en prototyp stadium.Enligt CATLär hybridbatteritekniken en bra övergångslösning medan tillverkarna arbetar på att sänka kostnaderna och öka livslängden försolid state-batterier.
Gangfengs 650 Wh/kg-batteri med en hybridelektrolyt av typen solid-liquid kommer först att användas i applikationer som drönare eller humanoida robotar där energitätheten är av största vikt och sedan, så småningom, i elbilar. Volkswagens partner i Kina, FAW Group, meddelade nyligen att man testar en elektrisk sedan med solid-vätskebatteriteknik som gav en energitäthet på 500 Wh/kg, så hybridelektrolytvägen visar sig vara mer gångbar för varje dag som går.
Källa(n)
