Desenvolvi a primeira membrana eletrolítica sólida composta à base de óxido de alto teor da Coreia
[인더스트리뉴스 이건오 기자] A competição é acirrada para dominar a tecnologia de “bateria totalmente em estado sólido”, a bateria dos sonhos da próxima geração que está atraindo a atenção na indústria automotiva. Espera-se que seja uma solução que resolva o risco de incêndio que dificulta as baterias de iões de lítio, que têm crescido de forma explosiva, e que liberte as amarras da autonomia dos veículos eléctricos através da elevada densidade de energia.
De acordo com dados divulgados pela empresa de pesquisa de mercado Markets and Markets em agosto, o mercado global de baterias eletrolíticas deverá crescer de cerca de US$ 61,6 milhões em 2020 para cerca de US$ 482,5 milhões em 2027, com uma taxa média de crescimento anual de 34,2%. Espera-se que cresça de aproximadamente US$ 2,92 milhões em 2020 para aproximadamente US$ 32,29 milhões em 2027.
Em baterias totalmente de estado sólido, onde todos os componentes estão em estado sólido, o papel do eletrólito sólido determina as características da bateria. Os eletrólitos sólidos são amplamente divididos em materiais à base de sulfeto, à base de óxido e à base de polímero. Eletrólitos à base de óxido são pesquisados ativamente porque têm a vantagem de alta estabilidade e baixos custos de processamento.
Enquanto isso, a equipe de pesquisa do Dr. Bo Yun Jang no Grupo de Pesquisa de Armazenamento de Energia do Instituto de Pesquisa Energética da Coreia desenvolveu com sucesso um eletrólito sólido composto para baterias totalmente de estado sólido com alta condutividade iônica, mesmo em temperatura ambiente. A bateria totalmente de estado sólido usando um eletrólito sólido composto demonstrou um desempenho de alta densidade de energia de 310 Wh/kg e também demonstrou excelente durabilidade, permitindo que a bateria opere de forma estável mesmo em situações extremas, como flexão ou corte.
“Os resultados desta investigação são o resultado de dois anos de investigação internacional conjunta com o NRC, um instituto de investigação nacional canadiano”, afirmaram os investigadores. “Ao promover a cooperação internacional em tecnologia de baterias totalmente de estado sólido usando minerais canadenses importantes”, acrescentaram. “Não só melhoraremos as capacidades dos investigadores, mas também melhoraremos as suas capacidades.” “Espera-se que isso forneça um importante trampolim para o mercado norte-americano.”
NRC (Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá, agência federal de pesquisa e desenvolvimento do Canadá) é o maior instituto federal de pesquisa nacional do Canadá. Em 2021, tinha 5 departamentos e 14 centros de pesquisa em 22 regiões do Canadá. O número de colaboradores é de 4.262 e há 969 programas de pesquisa e desenvolvimento em operação.
O eletrólito sólido composto desenvolvido pela equipe de pesquisa é o primeiro na Coreia que aumenta significativamente a condutividade iônica e a estabilidade, aumentando o limite de conteúdo de 30% de eletrólitos sólidos à base de óxido para 80%. Além disso, ao utilizar o polímero como aglutinante para aumentar a coesão e estabilidade entre os materiais, ele pode ser fabricado pelo processo de enrolamento, superando a desvantagem da dificuldade de torná-lo fino.
O eletrólito composto sólido desenvolvido pela equipe de pesquisa é um eletrólito composto de óxido polimérico com camadas especialmente projetadas. É uma estrutura em sanduíche de três camadas com uma camada intermediária contendo 80% de eletrólito de óxido sólido e uma camada superior e inferior de eletrólito de polímero altamente condutor iônico contendo um aditivo condutor de íons.
“Através da estrutura em sanduíche, a resistência da área onde o ânodo e o cátodo se encontram é bastante reduzida, e o alto teor de eletrólito sólido melhora a condutividade iônica em mais de 10 vezes, resultando em excelente desempenho”, disseram os pesquisadores. Aplicando o eletrólito a um eletrólito sólido compósito “A natureza flexível do material supera as limitações dos eletrólitos à base de óxido sólido, que têm sido difíceis de tornar finos devido à sua baixa resistência, e abre a possibilidade de produção em massa”, acrescentou. .
Uma bateria totalmente de estado sólido usando um eletrólito sólido composto demonstrou desempenho (310 Wh/kg) que excede o limite de densidade de energia (300 Wh/kg) das atuais baterias secundárias comerciais. Além disso, foi confirmado que a bateria funciona de forma estável mesmo quando dobrada ou cortada, e não há problemas de ignição ou explosão.
“É importante ressaltar que apresentamos a possibilidade de desenvolver e comercializar uma tecnologia segura e excelente de eletrólito sólido à base de óxido, liderada por um instituto de pesquisa financiado pelo governo em meio a essa tendência”, disse o Dr. Bo Yun Jang, chefe da pesquisa. Ele disse: “Esperamos contribuir para aumentar a competitividade do mercado de veículos elétricos, garantindo materiais de bateria que superem as limitações atuais”.
A tecnologia desenvolvida pela equipe de pesquisa concluiu a primeira transferência de tecnologia para a ASET, uma startup de baterias totalmente de estado sólido. “Estamos satisfeitos por ter esta oportunidade num momento em que as empresas globais estão expandindo a comercialização de tecnologia de baterias totalmente em estado sólido”, disse Park Seok-jeong, CEO da ASET, que visa comercializar baterias totalmente em estado sólido para energia elétrica. poder. veículos em 2026. “Estamos felizes por ter esta oportunidade no futuro.” “Faremos todos os esforços na cooperação para o desenvolvimento para comercializar a tecnologia de baterias.”
Entretanto, esta investigação foi conduzida com o apoio do Projecto Central do Instituto de Investigação Energética da Coreia e alcançou excelentes resultados, incluindo 1 transferência de tecnologia, 12 registos e pedidos de patentes e 4 publicações em revistas académicas de nível SCI.
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