Während des Zeitraums des „Dreizehnten Fünfjahresplans“ sind Chinas Produktion und Verkauf von Fahrzeugen mit neuer Energie schnell gewachsen und stehen fünf Jahre in Folge weltweit an erster Stelle.Es wird erwartet, dass die Zahl der New-Energy-Fahrzeuge bis Ende dieses Jahres 5 Millionen überschreiten wird.Gleichzeitig kommen aus China weiterhin gute Nachrichten zur Kerntechnologie neuer Energiebatterien.Der 80-jährige Chen Liquan, der erste in Chinas Lithiumbatterieindustrie, leitete sein Team bei der Entwicklung neuer Batteriematerialien.
Neue Nano-Silizium-Lithiumbatterie wird auf den Markt gebracht, deren Kapazität fünfmal so hoch ist wie die herkömmlicher Lithiumbatterie
Chen Liquan, ein 80-jähriger Akademiker der Chinesischen Akademie für Ingenieurwissenschaften, ist der Gründer der chinesischen Lithiumbatterieindustrie.In den 1980er Jahren übernahmen Chen Liquan und sein Team die Führung bei der Forschung zu Festelektrolyten und Lithium-Sekundärbatterien in China.1996 leitete er erstmals in China ein wissenschaftliches Forschungsteam zur Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien, übernahm die Führung bei der Lösung der wissenschaftlichen, technologischen und technischen Probleme der Massenproduktion heimischer Lithium-Ionen-Batterien und verwirklichte die Industrialisierung von heimischen Lithium-Ionen-Batterien.
In Liyang, Jiangsu, führte Li Hong, ein Schützling des Akademikers Chen Liquan, sein Team im Jahr 2017 an, um nach mehr als 20 Jahren technischer Forschung und Massenproduktion einen Durchbruch bei einem wichtigen Rohstoff für Lithiumbatterien zu erzielen.
Nano-Silizium-Anodenmaterial ist ein neues Material, das von ihnen unabhängig entwickelt wurde.Die Kapazität daraus hergestellter Knopfbatterien ist fünfmal so hoch wie die herkömmlicher Graphit-Lithium-Batterien.
Luo Fei, General Manager von Tianmu Leading Battery Material Technology Co., Ltd.
Silizium ist in der Natur weit verbreitet und verfügt über reichlich Reserven.Der Hauptbestandteil von Sand ist Kieselsäure.Um jedoch metallisches Silizium in Siliziumanodenmaterial umzuwandeln, ist eine spezielle Verarbeitung erforderlich.Im Labor ist es nicht schwierig, eine solche Verarbeitung durchzuführen, aber die Herstellung von Siliziumanodenmaterialien auf Tonnenebene erfordert eine Menge technischer Forschung und Experimente.
Das Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften erforscht seit 1996 Nano-Silizium und begann 2012 mit dem Bau einer Produktionslinie für Silizium-Anodenmaterial. Erst 2017 wurde die erste Produktionslinie gebaut und kontinuierlich angepasst und überarbeitet.Nach Tausenden von Fehlschlägen wurden Silizium-Anodenmaterialien in Massenproduktion hergestellt.Derzeit kann die jährliche Produktion von Siliziumanodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien im Werk Liyang 2.000 Tonnen erreichen.
Wenn Siliziumanodenmaterialien in Zukunft eine gute Wahl für die Verbesserung der Energiedichte von Lithiumbatterien sind, dann ist die Festkörperbatterietechnologie eine anerkannte und wirksame Lösung zur Lösung aktueller Probleme wie Sicherheit und Zyklenlebensdauer von Lithiumbatterien.Derzeit entwickeln viele Länder aktiv Festkörperbatterien, und auch Chinas Forschung und Entwicklung der Festkörper-Lithiumbatterietechnologie hält mit der Welt Schritt.
In dieser Fabrik in Liyang verfügen Drohnen mit Festkörper-Lithiumbatterien, die von einem Team unter der Leitung von Professor Li Hong entwickelt wurden, über eine um 20 % größere Reichweite als Drohnen mit denselben Spezifikationen.Das Geheimnis liegt in diesem dunkelbraunen Material, dem Festkörperkathodenmaterial, das vom Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelt wurde.
Im Jahr 2018 wurde hier der Entwurf und die Entwicklung eines 300Wh/kg Festkörperbatteriesystems abgeschlossen.Wenn es in ein Fahrzeug eingebaut wird, kann es die Reichweite des Fahrzeugs verdoppeln.Im Jahr 2019 richtete die Chinesische Akademie der Wissenschaften in Liyang, Jiangsu, eine Pilotproduktionslinie für Festkörperbatterien ein.Im Mai dieses Jahres wurde mit der Verwendung von Produkten in Unterhaltungselektronikprodukten begonnen.
Allerdings sagte Li Hong gegenüber Reportern, dass es sich nicht um eine Festkörperbatterie im eigentlichen Sinne handele, sondern um eine Quasi-Festkörperbatterie, die ständig in der Flüssiglithiumbatterietechnologie optimiert werde.Wenn Sie möchten, dass Autos eine größere Reichweite haben, Mobiltelefone eine längere Standby-Zeit haben und niemand dies tun kann. Damit Flugzeuge höher und weiter fliegen können, müssen sicherere Festkörperbatterien mit größerer Kapazität entwickelt werden.
Nach und nach entstehen neue Batterien und „Electric China“ ist im Aufbau
Nicht nur das Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sondern auch viele Unternehmen erforschen neue Technologien und Materialien für neue Energiebatterien.Bei einem neuen Energieunternehmen in Zhuhai, Guangdong, lädt ein reiner Elektrobus im Ladedemonstrationsbereich des Unternehmens.
Nach mehr als drei Minuten Ladezeit stieg die Restleistung von 33 % auf über 60 %.In nur 8 Minuten war der Bus zu 99 % vollständig aufgeladen.
Liang Gong sagte Reportern, dass die Linien der Stadtbusse festgelegt seien und die Kilometerzahl für eine Hin- und Rückfahrt 100 Kilometer nicht überschreiten werde.Durch das Laden während der Ruhezeit des Busfahrers können die Vorteile des schnellen Ladens von Lithiumtitanat-Batterien voll ausgeschöpft werden.Darüber hinaus haben Lithiumtitanat-Batterien Zykluszeiten.Vorteile einer langen Lebensdauer.
Im Batterieforschungsinstitut dieses Unternehmens befindet sich eine Lithiumtitanat-Batterie, die seit 2014 Lade- und Entladezyklustests durchläuft. Sie wurde in sechs Jahren mehr als 30.000 Mal geladen und entladen.
In einem anderen Labor demonstrierten Techniker Reportern die Fall-, Nadelstich- und Schneidtests von Lithiumtitanat-Batterien.Insbesondere nachdem die Stahlnadel in die Batterie eingedrungen war, kam es weder zu Verbrennungen noch zu Rauch, und die Batterie konnte weiterhin normal verwendet werden.Auch Lithiumtitanat-Batterien unterliegen einem breiten Umgebungstemperaturbereich.
Obwohl Lithiumtitanat-Batterien die Vorteile einer langen Lebensdauer, hoher Sicherheit und einer schnellen Aufladung bieten, ist die Energiedichte von Lithiumtitanat-Batterien nicht hoch genug, sondern nur etwa halb so hoch wie die von Lithiumbatterien.Daher haben sie sich auf Anwendungsszenarien konzentriert, die keine hohe Energiedichte erfordern, wie zum Beispiel Busse, Sonderfahrzeuge und Energiespeicherkraftwerke.
Im Hinblick auf die Forschung und Entwicklung sowie die Industrialisierung von Energiespeicherbatterien hat die vom Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelte Natrium-Ionen-Batterie den Weg zur Kommerzialisierung eingeschlagen.Im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien sind Natrium-Ionen-Batterien nicht nur kleiner, sondern bei gleicher Speicherkapazität auch deutlich leichter.Das Gewicht von Natrium-Ionen-Batterien beträgt bei gleichem Volumen weniger als 30 % des Gewichts von Blei-Säure-Batterien.Bei einem langsam fahrenden Elektro-Sightseeing-Auto erhöht sich die im gleichen Raum gespeicherte Strommenge um 60 %.
Im Jahr 2011 leitete Hu Yongsheng, ein Forscher am Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der auch bei Akademiker Chen Liquan studierte, ein Team und begann mit der Forschung und Entwicklung der Natriumionen-Batterietechnologie.Nach 10 Jahren technischer Forschung wurde eine Natrium-Ionen-Batterie entwickelt, die die unterste Ebene der Forschung und Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien in China und der Welt darstellt.und Produktanwendungsfelder nehmen eine führende Position ein.
Einer der größten Vorteile von Natrium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien besteht darin, dass die Rohstoffe weit verbreitet und günstig sind.Der Rohstoff für die Herstellung negativer Elektrodenmaterialien ist gewaschene Kohle.Der Preis pro Tonne beträgt weniger als tausend Yuan, was weit unter dem Preis von Zehntausenden Yuan pro Tonne Graphit liegt.Ein weiterer Stoff, Natriumcarbonat, ist ebenfalls ressourcenreich und günstig.
Natriumionenbatterien sind nicht leicht zu verbrennen, haben eine gute Sicherheit und können bei minus 40 Grad Celsius betrieben werden.Allerdings ist die Energiedichte nicht so gut wie bei Lithiumbatterien.Derzeit können sie nur in Elektrofahrzeugen mit niedriger Geschwindigkeit, Energiespeicherkraftwerken und anderen Bereichen eingesetzt werden, die eine niedrige Energiedichte erfordern.Das Ziel von Natrium-Ionen-Batterien ist jedoch der Einsatz als Energiespeicher, und es wurde ein 100-Kilowattstunden-Energiespeicherkraftwerkssystem entwickelt.
Hinsichtlich der künftigen Entwicklungsrichtung von Leistungsbatterien und Energiespeicherbatterien ist Chen Liquan, Akademiker der Chinesischen Akademie für Ingenieurwissenschaften, der Ansicht, dass Sicherheit und Kosten immer noch die Kernanforderungen für die technische Forschung zu Leistungsbatterien und Energiespeicherbatterien sind.Im Falle eines Mangels an herkömmlicher Energie können Energiespeicherbatterien den Einsatz erneuerbarer Energien im Netz fördern, den Widerspruch zwischen Spitzen- und Talstromverbrauch verbessern und eine grüne und nachhaltige Energiestruktur bilden.
[Halbstündige Beobachtung] Überwindung der „Schmerzpunkte“ der Entwicklung neuer Energien
In den Empfehlungen der Zentralregierung zum „14. Fünfjahresplan“ werden neue Energien und neue Energiefahrzeuge sowie Informationstechnologie der neuen Generation, Biotechnologie, High-End-Ausrüstung, Luft- und Raumfahrt- und Schiffsausrüstung als strategische aufstrebende Industrien aufgeführt, die Bedarf haben beschleunigt werden.Gleichzeitig wurde darauf hingewiesen, dass es notwendig sei, einen Wachstumsmotor für strategisch aufstrebende Industrien aufzubauen und neue Technologien, neue Produkte, neue Geschäftsformate und neue Modelle zu fördern.
Im Programm haben wir gesehen, dass wissenschaftliche Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen unterschiedliche technische Wege nutzen, um die „Schmerzpunkte“ der Entwicklung neuer Energien zu überwinden.Obwohl die Entwicklung der neuen Energieindustrie meines Landes derzeit gewisse Vorreitervorteile erzielt hat, weist sie immer noch Entwicklungsdefizite auf und Kerntechnologien müssen durchbrochen werden.Diese warten darauf, dass mutige Menschen mit Weisheit nach oben klettern und mit Beharrlichkeit überwinden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 23. November 2023