まず、ソリッドステートバッテリー技術の進化と材料の革新
ソリッドステートバッテリーは、次世代バッテリー技術の中核となる方向性として、液体電解質によってもたらされる安全性、エネルギー密度、サイクル寿命のボトルネックを打破することを目指しています。 コア材料システムは、正極、負極、ダイアフラム材料のアップグレードによって補完された、固体電解質をコアとして使用します。
2025年の時点で、200億米ドルを超える世界的なソリッドステートバッテリーの研究開発投資、 主に酸化物、硫化物、ポリマー3電解質システム、リチウム金属負極、リチウムに富むマンガンベースの正極、その他の支持材料の革新に焦点を当てています。
第二に、固体電解質技術のルート比較
1.酸化物固体電解質: 高い安定性とプロセス成熟度1) 技術的特徴: 利点: 強い化学的安定性 (高温抵抗) 、高い機械的強度、複合材料の変更によってインターフェイスインピーダンスを減らすことができます。 課題: 低いイオン伝導率 (10 ⁻約〜10 ⁻³ S/cm) 、高い焼結温度 (1200 ℃ 〜1600 ℃) 、大規模生産の高コスト。
2) 産業化の進展：半固体電池の応用：比亜迪「ブレード電池」、偉蘭新エネルギーはすでに半固体電池の負荷を実現し、エネルギー密度は400 Wh/kgを超えた。全固体電池の配置：カン鋒リチウム業と天目リードはLLZoに基づく全固体電池原型を開発し、サイクル寿命は2000回を超えた。2.硫化物固体電解質：超高イオン伝導率の突破
1) 技術特徴：利点：イオン伝導率10平方キロメートル〜10平方キロメートルS/cm（液体電解質に近い）、優れた低温性能（−40℃でも活性）。挑戦：熱安定性が悪く（分解温度<200℃）、湿度と酸素に敏感で、合成過程で有毒ガス（例えば水素）のガリウムSを放出しやすい）。
2) 工業化の進展: 全固体電池のマイルストーン: トヨタは2030年に硫化物全固体電池を500 Wh/kgのエネルギー密度目標で大量生産する予定です。 技術的な問題: インターフェイスエンジニアリング (リチウムデンドライトの成長を阻害する) および大規模な合成プロセス (有毒な副産物を回避する)。
3.ポリマー固体電解質: 成熟したプロセスと低コストの可能性技術的特徴: 利点: 優れた柔軟性、低処理コスト、イオン伝導率を向上させることができます 共重合修飾 (10 ⁻⁵ 〜10 ⁻⁴ S/cm)。
課題: イオン伝導率の上限は低く、性能と安全性の両方のために酸化物/硫化物と組み合わせる必要があります。
ソリッドステートバッテリー材料の工業化の課題と将来のトレンド
1.コスト管理: 酸化物電解質のトン数コストは100,000〜300,000元に削減されました。 硫化物は、プロセスの最適化により20万元未満に削減されると予想されます。 Boyeeは、製材所や焼結炉などの機器を通じて限界コストを削減します。 写真: インターネットから
2. 技術的なボトルネック: インターフェイス工学: 新しい固体電解質/電極インターフェイス層（例えばLLZO/Li）を開発しました₆PS₅Clインターフェースインピーダンス<10Ω·cm²）。大規模生産：突破的な連続生産プロセス（硫化物電解質の流体床合成など）。固体電池の世界的な出荷量は2027年に50GWhを超えると予想されています。Boyeeの柔軟な生産ライン設計（年間容量1-1000トンをサポート）は「小さなバッチと高付加価値」の企業のニーズを満たします。
