Najnowsze wiadomości: Pełne ładowanie w 5 minut. Skalowalna bateria półprzewodnikowa zaprezentowana na targach CES 2026

2026-01-07 | Jerry Huang

W wiadomościach z targów Consumer Electronics Show (CES) 2026 w Las Vegas, fiński startup Donut Lab zaprezentował swój wybuchowy produkt „czarnej technologii” na corocznej wystawie CES - firma twierdzi, że jej bateria jest pierwszą na świecie masowo produkowaną baterią w całości wykonaną ze stałego materiału (ASSB). Podczas targów CES 2026 firma Donut Lab ogłosiła wprowadzenie na rynek pierwszego na świecie akumulatora w całości wykonanego w technologii półprzewodnikowej (full-state). Akumulator jest gotowy do produkcji OEM i będzie pierwszym tego typu, który zostanie zastosowany w dwukołowych modelach motocykli Verge Motorcycles: TS Pro i Ultra. Jeśli trafią one do klientów, będzie to ważny kamień milowy na globalnej drodze elektryfikacji, oznaczający przejście technologii półprzewodnikowej z laboratoriów do modeli produkowanych masowo. W komunikacie prasowym na swojej oficjalnej stronie internetowej firma Donut Lab oświadczyła, że jest zaangażowana w innowacje i dostarczanie nowych form rozwiązań elektryfikacyjnych, nieustannie przesuwając granice możliwości pojazdów elektrycznych i wprowadzając na rynek nowe technologie. Donut Lab kształtuje przyszłość mobilności. „Teraz Donut Lab ma zaszczyt wprowadzić na rynek pierwszy na świecie akumulator w pełni półprzewodnikowy, który może być wykorzystywany w produkcji pojazdów OEM. Akumulator półprzewodnikowy Donut Lab zostanie natychmiast wprowadzony do zastosowań komercyjnych, zapewniając zasilanie dla istniejącej gamy motocykli Verge”.

Według doniesień, całkowicie stały akumulator Donut Lab zapewnia gęstość energetyczną na poziomie 400 Wh/kg, co przekłada się na większy zasięg, lżejszą konstrukcję i niespotykaną dotąd elastyczność w projektowaniu pojazdów i produktów.

Akumulator można w pełni naładować w zaledwie 5 minut, bez konieczności ograniczania ładowania do 80%. Akumulator obsługuje bezpieczne, powtarzalne i niezawodne pełne rozładowanie.

W przeciwieństwie do tradycyjnych akumulatorów litowo-jonowych, ten całkowicie półprzewodnikowy akumulator oferuje „minimalny spadek pojemności” w całym okresie użytkowania. Podobno przeszedł testy do 100 000 cykli ładowania, co zapewnia rzeczywistą żywotność znacznie przewyższającą obecne technologie. Bezpieczeństwo to kolejny kluczowy element jego cech: brak łatwopalnych ciekłych elektrolitów, brak niekontrolowanego wzrostu temperatury i brak metalowych dendrytów! To zasadniczo eliminuje przyczynę pożarów akumulatorów, czyniąc je niezwykle bezpiecznymi i prawdziwie rewolucyjnymi. Donut Lab oświadczyło, że wydajność akumulatora została rygorystycznie przetestowana w temperaturach od -30 do ponad 100 stopni Celsjusza (zachowując 99 procent pojemności „bez oznak zapłonu lub degradacji”).

Jeśli chodzi o surowce i koszty, Donut Lab deklaruje, że jego baterie półprzewodnikowe są w całości wykonane z „dostępnych, niedrogich i bezpiecznych geopolitycznie materiałów”, wolnych od pierwiastków rzadkich i tańszych niż alternatywy litowo-jonowe. Donut Lab nie podaje jednak konkretnych materiałów potrzebnych do produkcji ogniw baterii w całości w stanie stałym.

Antuan Goodwin, starszy dziennikarz branży motoryzacyjnej, miał okazję osobiście zapoznać się z modelem baterii całkowicie półprzewodnikowej firmy Donut Lab podczas tegorocznych targów CES. Według jego wstępu, bateria ta ma rozmiar zbliżony do rozmiaru smartfona z dużym ekranem (takiego jak iPhone 17 Pro Max) i jest niezwykle lekka. Ta ultralekka bateria będzie również w przyszłości bardzo przydatna do zastosowań w dronach.

Zgodnie z planem, Donut Lab ma zbudować rozwiązanie łączące te akumulatory w większe jednostki zasilające o mocy 5 kWh; każda z nich będzie miała rozmiar zbliżony do konsoli do gier PS5. Jej niewielkie rozmiary pozwolą na montaż czterech takich jednostek zasilających w ramie motocykla Verge TS Pro. Ta przełomowa konstrukcja wykorzystuje okrągły silnik elektryczny zintegrowany z kołem, zapowiedziany przez Donut Lab w zeszłym roku. Donut Lab i Verge Motorcycles ogłosiły w poniedziałek, że motocykle Verge będą pierwszymi na świecie masowo produkowanymi pojazdami wyposażonymi w ten nowy akumulator. Czas ładowania motocykla wynosi zaledwie 10 minut, co zapewnia zasięg do 60 kilometrów na minutę. Wersja Verge Ultra może przejechać do 600 kilometrów na jednym ładowaniu. Żywotność 100 000 cykli ładowania tego akumulatora można interpretować jako teoretyczny zasięg 60 milionów kilometrów. Nawet przy rocznym przebiegu 60 000 kilometrów, akumulator ten teoretycznie wytrzymuje 1000 lat. Niektórzy twierdzą, że brzmi to „zbyt pięknie, aby było prawdziwe”.

„Firma Donut Lab opracowała nowy, wydajny akumulator Donut Battery z ogniwami półprzewodnikowymi, który można skalować do dużych wolumenów produkcyjnych i który będzie można zobaczyć w rzeczywistych warunkach użytkowania w motocyklach Verge Motorcycles na drogach w pierwszym kwartale 2026 roku”. Cena wywoławcza Verge TS Pro wynosi 29 900 dolarów. Oprócz zastosowania w motocyklach elektrycznych, akumulatory ze stałym elektrolitem są oczywiście bardziej obiecujące w pojazdach elektrycznych. Goodwin stwierdził, że zalety tej technologii są szczególnie widoczne w dużych pojazdach – redukcja masy i poprawa szybkości ładowania będą miały dwukrotnie większy wpływ na użytkowanie. Donut Lab ogłosił w poniedziałek współpracę z firmą WattEV, produkującą pojazdy elektryczne, w celu stworzenia ultralekkiej, modułowej platformy dla pojazdów elektrycznych, łączącej technologię silników Donut i akumulatorów.

„Baterie ze stałym elektrolitem zawsze były określane jako »odległość zaledwie o kilka lat«” – powiedział Marko Lehtimäki, dyrektor generalny Donut Lab. „Nasza odpowiedź jest inna. Są gotowe już dziś. Nie później”.

Dla lepszego zrozumienia, przyjrzyjmy się obecnie dostępnym bateriom komercyjnym i planom masowej produkcji baterii w pełni opartych na technologii solid-state. W branży akumulatorów zawsze istniał „trylemat (Mundelliana)” lub „niemożliwa trójca”, który odnosi się do trudności w jednoczesnym zrównoważeniu trzech kluczowych wskaźników akumulatorów (wydajności, kosztu i bezpieczeństwa). Optymalizacja jednego z nich często wymaga poświęcenia drugiego, a nawet dwóch.

Dla porównania, gęstość energii najlepszych komercyjnych akumulatorów litowo-jonowych waha się od około 250 do 300 Wh/kg, a ich typowa żywotność wynosi około 5000 cykli. Aby wydłużyć żywotność akumulatorów, często nie zaleca się ładowania ich powyżej 80%. Jeśli wszystkie cechy akumulatora Donut są prawdziwe, to pod każdym względem przewyższa on istniejącą technologię.

W październiku 2025 roku Sunwoda ogłosiła wprowadzenie nowej generacji polimerowej baterii półprzewodnikowej o gęstości energetycznej 400 Wh/kg, której żywotność wynosi zaledwie 1200 cykli ładowania. Superbateria Shenxing drugiej generacji, zaprezentowana przez CATL w kwietniu 2025 roku, również została wprowadzona na rynek z zasięgiem 520 kilometrów po 5-minutowym ładowaniu. Żywotność baterii LFP piątej generacji wynosi około 3000 cykli ładowania.

Toyota początkowo planowała masową produkcję baterii w całości ze stałym elektrolitem w 2020 roku, ale później przesunięto ją na 2023, a następnie na 2026 rok, a obecnie na 2027-2028 rok. Samsung SDI również wyznaczył sobie cel wprowadzenia skalowalnej baterii w całości ze stałym elektrolitem na 2027 rok.

CATL planuje, że produkcja na małą skalę baterii całkowicie ze stałym elektrolitem rozpocznie się w 2027 r., a na dużą skalę około 2030 r. Hyundai i Kia twierdzą, że nie nastąpi to wcześniej niż w 2030 r. Bloomberg NEF przewiduje, że nawet do 2035 r. baterie całkowicie ze stałym elektrolitem będą stanowić jedynie około 10% światowego zapotrzebowania na pojazdy elektryczne i magazyny energii.

Inwestorzy i firmy konsultingowe utrzymują optymizm co do popytu na lit w 2026 r.

2025-12-17 | Jerry Huang

Globalny rynek pojazdów elektrycznych osiągnął stosunkowo „racjonalne” tempo wzrostu w ciągu ostatnich kilku lat, a jednocześnie nastąpił ogólnoświatowy spadek dotacji do pojazdów elektrycznych, co spowodowało słabszy niż oczekiwano popyt na sole litu w tym samym okresie.

Firma konsultingowa Adamas Intelligence prognozowała niedawno, że wraz ze wzrostem popularności pojazdów elektrycznych, wzrost zapotrzebowania na magazynowanie energii stanie się „kluczowym czynnikiem fluktuującym”, który wpłynie na produkcję akumulatorów, co ostatecznie ukształtuje popyt na lit w 2026 roku. Citigroup, UBS i Bernstein przewidują, że ta ekspansja w dziedzinie magazynowania energii doprowadzi do niedoboru litu na globalnym rynku w przyszłym roku. Popyt na lit w segmencie magazynowania energii prawdopodobnie wzrośnie o 55% w przyszłym roku, znacznie przewyższając 19% wzrost w segmencie pojazdów elektrycznych.

Odkryto kolejną niedrogą i ekologiczną technologię recyklingu katod LIB

2025-11-25 | Jerry Huang

Uwaga redaktora: Szybki rozwój elektroniki użytkowej, pojazdów elektrycznych i sieciowych systemów magazynowania energii doprowadził do ogromnego popytu na baterie litowo-jonowe (LIB). Jednak przy żywotności baterii wynoszącej zaledwie 6-8 lat, do 2030 roku spodziewane jest zużycie ponad 11 milionów ton baterii, co spowoduje bezprecedensową presję na zasoby, zagrożenia dla środowiska i wyzwania gospodarcze. Obecnie w centrum uwagi tych działań recyklingowych znajdują się materiały katodowe pochodzące z recyklingu (w szczególności warstwowe tlenki metali, LMO), zawierające cenne pierwiastki, takie jak Li, Co, Ni i Mn.

Oto kolejne podejście zaprezentowane przez zespół Quanquan Pang z PKU we współpracy z zespołem Jiashen Meng z Politechniki Warszawskiej, dotyczące recyklingu zużytych katod LIB, w szczególności LMO. Z wyrazami szacunku i wdzięczności wszystkim badaczom.

Warto zauważyć, że podejście LTMS-ECR umożliwia bezpośrednie przetwarzanie zużytych katod, które są nadal przymocowane do aluminiowych kolektorów prądu, bez konieczności kruszenia elektrod na „czarny proszek”, co znacznie upraszcza etapy wstępnej obróbki.

Twierdzi się, że technologia LTMS-ECR ma potencjał osiągnięcia wysokiej rentowności na poziomie 1,86 USD/kg w recyklingu zużytych baterii ze względu na stosowanie wielokrotnego użytku tanich elektrolitów w postaci stopionych soli i Li2O, a także cennych produktów ubocznych Co3O4 i LiCl, co stanowi prawie dziesięciokrotną poprawę w porównaniu z technologiami pirometalurgicznymi i hydrometalurgicznymi.

Analizy wpływu technicznego, ekonomicznego i środowiskowego pokazują, że LTMS-ECR charakteryzuje się wyjątkową opłacalnością ekonomiczną i zrównoważonym rozwojem pod względem emisji dwutlenku węgla. Wysoka wydajność odzysku, niskie zużycie energii i przyjazność dla środowiska to rewolucyjne rozwiązanie chemiczne w recyklingu materiałów katodowych.

Abstrakcyjny

Recykling elektrochemiczny (ECR) oferuje obiecującą strategię, wykorzystującą energię odnawialną do dekonstrukcji zużytych warstwowych tlenków metali (LMO). Jednak obecne metody ECR ograniczają się do pracy w wysokich temperaturach (do 750°C) z wykorzystaniem stopionych węglanów lub chlorków alkalicznych jako elektrolitów, co prowadzi do wysokiego zużycia energii na doprowadzenie ciepła. W niniejszym badaniu zaproponowano stopiony elektrolit z chloroglinianu alkalicznego o niskiej temperaturze topnienia, składający się z AlCl3–LiCl, umożliwiający elektrolizę ECR w temperaturze zaledwie 150°C. Ze względu na wysoką rozpuszczalność nośnika ładunku O− w stopionym chloroglinianie alkalicznym, katoda LMO ulega elektrochemicznej destrukturyzacji reduktywnej, w wyniku której powstają pierwiastkowe metale przejściowe i chlorek litu (LiCl). Co ważne, dwa produkty są nierozpuszczalne w stopie z dodatkiem Li−O i można je łatwo rozdzielić poprzez ługowanie wodą. Co istotne, dzięki zastosowaniu obojętnej anody TiN, emisja CO2 podczas elektrolizy jest eliminowana poprzez generowanie O2, co dodatkowo przyczynia się do neutralności węglowej. Dzięki niskotemperaturowej technologii LTMS-ECR (Electrolyt ECR) z elektrolitem w stopionych solach (LiCoO2) osiąga się wysoki wskaźnik odzysku kobaltu, wynoszący 97,3%. Analizy technoekonomiczne przewidują, że technologia LTMS-ECR zmniejsza zużycie energii i emisję CO2 o około 20% i jest prawie dziesięciokrotnie bardziej opłacalna w porównaniu z metodami konwencjonalnymi. To podejście stanowi rewolucyjną alternatywę dla energooszczędnego, zrównoważonego i ekonomicznie opłacalnego recyklingu zużytych ogniw LIB.

Odniesienia

https://doi.org/10.1002/adma.202512984

Co dzieje się na rynku litu, a zwłaszcza LiPF6?

2025-10-31 | Jerry Huang

W ciągu ostatnich czterech miesięcy wiele soli litowych, w tym sole podstawowe, takie jak węglan litu i wodorotlenek litu, odnotowało wyraźny wzrost cen rynkowych, podobnie jak LiPF6 i LiFSI, w zależności od sytuacji podaży i popytu.

Zapotrzebowanie na sole litu do magazynowania energii na rynku krajowym dynamicznie rośnie w drugiej połowie roku, wraz z rosnącym popytem na baterie litowe na rynku pojazdów elektrycznych, co – jak zwykle – charakteryzuje się boomem we wrześniu i październiku, powoduje duże zapotrzebowanie na lit również ze strony producentów akumulatorów, którzy osiągają niemal pełną wydajność produkcji. Co zaskakujące, popyt na rynkach zagranicznych również stale rośnie. Silny popyt rynkowy wspiera wzrost cen soli litu. Ponieważ LiPF6 jest nadal głównym elektrolitem w Chinach, jego cena stale rośnie, przewyższając cenę LiFSI w październiku 2025 roku. Podobną sytuację obserwowaliśmy już wielokrotnie w historii.

Z drugiej strony, konkurencja cenowa w ostatnich latach doprowadziła do wstrzymania produkcji przez wielu średnich i małych producentów soli litowej; niektórzy czołowi producenci również wstrzymali część swoich mocy produkcyjnych, a ich ponowne uruchomienie zajmie dwa lub trzy miesiące. Wiele nowo planowanych zakładów i mocy produkcyjnych nie działało tak sprawnie, jak oczekiwano. Podaż soli litowych na rynku stała się tymczasowo ograniczona po kilku latach nadwyżki mocy produkcyjnych.

W ciągu ostatnich czterech miesięcy ceny podstawowych soli litowych, takich jak węglan litu i wodorotlenek litu, stale rosły, w związku z czym wzrosły również koszty LiPF6 i LiFSI.

Do tej pory LiPF6 był głównym surowcem do produkcji elektrolitów na chińskim rynku krajowym, co sprawia, że popyt na niego jest obecnie większy niż na inne sole. Czy nierównowaga między podażą a popytem będzie się nadal pogłębiać lub zbliży się do równowagi w najbliższej przyszłości? Poczekajmy, zobaczymy.

Poworks dostarcza wysokiej jakości węglan litu, o jakości bateryjnej, techniczny lub o wysokiej czystości, wysokiej jakości wodorotlenek litu, LiPF6 i LiFSI z pełną wydajnością. Zapraszamy do kontaktu.

Odkryto niedrogi materiał halogenkowy o dużej gęstości energii i długim cyklu życia

2025-09-09 | Jerry Huang

Uwaga redaktora: W dziedzinie magazynowania energii, baterie typu all-solid-state są uważane za najlepsze rozwiązanie w technologii magazynowania energii nowej generacji, jednak ich rozwój od dawna jest ograniczony przez krytyczne wąskie gardła w materiałach elektrod. Tradycyjne baterie typu all-solid-state (ASSB) zazwyczaj zawierają elektrody złożone z materiałów aktywnych, elektrolitów stałych i dodatków przewodzących. Jednak te nieaktywne komponenty (zajmujące 40–50% objętości elektrod) nie tylko zmniejszają gęstość energii, ale także indukują reakcje uboczne na powierzchniach międzyfazowych i zwiększają krętość transportu jonów litu. Chociaż projekty typu „wszystko w jednym” (materiały charakteryzujące się wysoką przewodnością i aktywnością elektrochemiczną) mogłyby rozwiązać te problemy, istniejące materiały, takie jak tlenki (niska pojemność) i siarczki (wysoki koszt), mają trudności ze spełnieniem wymagań przyszłych rynków. Halogenki oferują zalety w postaci niskiego kosztu i wysokiej przewodności jonowej, ale charakteryzują się niewystarczającą przewodnością elektronową i gęstością energii. Dlatego opracowanie materiałów typu „wszystko w jednym”, które łączą wysoką wydajność elektrochemiczną, niedrogą skalowalność ze stabilnością mechaniczną, stało się kluczowym wyzwaniem.

Oto doskonały przykład. Zespół z University of Western Ontario w Kanadzie udziela rewolucyjnej odpowiedzi w swoim badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature – zaprojektował pierwszy na świecie materiał halogenkowy, Li₁.₃Fe₁.₂Cl₄, charakteryzujący się dynamiczną zdolnością do samonaprawy i integracją trzy w jednym (katoda/elektrolit/przewodnik). Dzięki odwracalnym reakcjom redoks Fe²⁺/Fe³⁺ i unikalnemu mechanizmowi przejścia kruchego w ciągliwy, materiał ten zachowuje 90% pojemności po 3000 cyklach, osiągając gęstość energetyczną elektrody 529,3 Wh kg⁻¹ (możliwą do skalowania do 725,6 Wh kg⁻¹ w przypadku konstrukcji kompozytowych). Co więcej, jego koszt stanowi zaledwie 26% kosztu konwencjonalnych elektrod. Promieniowanie synchrotronowe w połączeniu z symulacjami atomowymi po raz pierwszy ujawniło mechanizm samonaprawy indukowany migracją żelaza! Praca ta nie tylko dostarcza materiał bazowy do baterii całkowicie półprzewodnikowych, ale także stanowi przykład paradygmatu dla projektu typu „wszystko w jednym”, integrującego materiały, mechanikę i elektrochemię. Dziękujemy za ogromny wysiłek wszystkich badaczy.

Abstrakcyjny

Akumulatory całkowicie półprzewodnikowe wymagają zaawansowanych konstrukcji katod, aby wykorzystać ich potencjał w zakresie wysokiej gęstości energii i opłacalności. Zintegrowane katody typu „wszystko w jednym”, które eliminują nieaktywne dodatki przewodzące i heterogeniczne interfejsy, dają nadzieję na znaczne zwiększenie energii i stabilności, ale są utrudnione przez materiały o niewystarczającej przewodności Li+/e−, wytrzymałości mechanicznej i stabilności strukturalnej. W niniejszym artykule przedstawiamy Li1,3Fe1,2Cl4, ekonomiczny materiał halogenkowy, który pokonuje te wyzwania. Wykorzystując odwracalną reakcję redoks Fe₂/Fe₂+ i szybki transport Li+/e−, Li1,3Fe1,2Cl4 osiąga gęstość energii elektrody równą 529,3 Wh·kg−1 w porównaniu z Li+/Li. Co istotne, Li1,3Fe1,2Cl4 wykazuje unikalne właściwości dynamiczne podczas cykli, w tym odwracalną lokalną migrację Fe oraz przejście z kruchego do ciągliwego, które zapewnia zdolność samonaprawiania. Zapewnia to wyjątkową stabilność cykli, utrzymując 90% pojemności przez 3000 cykli przy temp. 5°C. Integracja Li1,3Fe1,2Cl4 z warstwowym tlenkiem bogatym w nikiel dodatkowo zwiększa gęstość energii do 725,6 Wh kg−1. Wykorzystując korzystne właściwości dynamiczne, mechaniczne i dyfuzyjne halogenków typu „wszystko w jednym”, niniejsza praca ustanawia je jako drogę do uzyskania gęstych energetycznie, trwałych katod w bateriach nowej generacji ze stałym elektrolitem.

Odniesienia

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09153-1

Polimer litowy wygrywa wyścig baterii ze stałym elektrolitem?

2025-09-08 | Jerry Huang

Uwaga redaktora: W przypadku baterii litowo-jonowych ze stałym elektrolitem stosuje się cztery rodzaje elektrolitu: polimerowy, tlenkowy, siarczkowy i halogenkowy, z których każdy ma inne właściwości:

Polimerowe elektrolity litowe

Wykorzystując materiały polimerowe jako elektrolity, oferują one elastyczność i wysoką przewodność jonową, dzięki czemu nadają się jako rozwiązanie przejściowe dla akumulatorów półstałych. Charakteryzują się dobrą przetwarzalnością, choć długoterminowa stabilność cykliczna wymaga jeszcze potwierdzenia.

Elektrolity tlenku litu

Elektrolity te, bazujące na materiałach takich jak tlenek litu, są tańsze i cechują się dobrą stabilnością, ale wykazują stosunkowo niską przewodność jonową.

Elektrolity siarczku litu

Oparte na związkach siarczku litu, elektrolity te charakteryzują się wysoką przewodnością w temperaturze pokojowej i doskonałą kompatybilnością międzyfazową, co czyni je najbardziej obiecującą komercyjnie technologią spośród wszystkich. Materiały siarczkowe charakteryzują się jednak niską stabilnością chemiczną i wysokimi kosztami produkcji.

Elektrolity halogenkowo-litowe

Stałe elektrolity halogenkowe charakteryzują się wysoką przewodnością i odpornością na utlenianie, ale wciąż pozostają na etapie laboratoryjnym, a perspektywy ich komercjalizacji są niejasne.

Cechy wspólne

Baterie całkowicie stałe (all-solid state) zastępują tradycyjne elektrolity ciekłe nieorganicznymi materiałami proszkowymi, co znacznie zwiększa bezpieczeństwo i gęstość energii. Jednak różne metody technologiczne różnią się znacząco pod względem kosztów i dojrzałości procesu. Na przykład, chociaż metoda siarczkowa oferuje wysoką przewodność, charakteryzuje się słabą stabilnością chemiczną, podczas gdy metoda polimerowa napotyka na problemy z cyklem życia. Niektórzy eksperci twierdzą, że masowa komercyjna produkcja baterii ASS będzie ostatecznie opierać się na rozwiązaniach z branży półprzewodników, w tym nanoszeniu cienkich warstw, precyzyjnej kontroli na poziomie linii produkcyjnej i systemach próżniowych, a także innych rozwiązaniach, takich jak struktura cienkowarstwowa i mikro-nano. Uważa się, że proces ten potrwa jeszcze od siedmiu do dziesięciu lat.

Technologia baterii półprzewodnikowych przechodzi obecnie przez krytyczny etap transformacji – od prototypów laboratoryjnych do industrializacji, co z niecierpliwością oczekuje systematycznej przebudowy ram oceny. Faza laboratoryjna koncentruje się przede wszystkim na parametrach wydajności elektrochemicznej (takich jak gęstość energii, cykl życia i wydajność), podczas gdy technologia baterii półprzewodnikowych na skalę przemysłową wymaga ustalenia wielowymiarowych kryteriów oceny:

1. Rozszerzone oceny: Zastosowania przemysłowe muszą uwzględniać czynniki systemowe, takie jak: skalowalność i wykonalność (obejmujące zgodność procesów, kontrolę wydajności itp.), dojrzałość łańcucha dostaw (w tym dostawy kluczowych surowców, obsługę specjalistycznego sprzętu itp.) oraz całkowity koszt cyklu życia (obejmujący zakup surowców, produkcję, recykling itp.).

2. Optymalizacja kosztów technologicznych: Industrializacja wymaga optymalnej równowagi między danymi technicznymi a kosztami, w tym dynamicznej równowagi między wydajnością elektrochemiczną a kosztami produkcji, doborem materiałów a odpornością ich łańcucha dostaw, a także równowagi między złożonością procesu produkcyjnego a skalowalnością.

3. Ocena systematyczna: zgodność z kluczowymi wymogami, w tym spójność produkcji masowej (norma kontroli jakości 6σ), certyfikaty bezpieczeństwa (np. zgodność z normą UL 9540A i innymi normami międzynarodowymi) oraz projekt wydajności pojedynczej linii produkcyjnej ≥2 GWh itd.

Profesor Guo ma odmienny pogląd na zwycięstwo polimeru litu w wyścigu o baterie ze stałym elektrolitem nad elektrolitami siarczku litu. Przyjrzyjmy się badaniom zespołu Xin Guo. Bardzo dziękujemy wszystkim badaczom za ich ogromny wysiłek.

Abstrakcyjny

Baterie półprzewodnikowe (SSB) obiecują zrewolucjonizować magazynowanie energii, oferując zwiększone bezpieczeństwo, wyższą gęstość energii i dłuższą żywotność w porównaniu z konwencjonalnymi bateriami litowo-jonowymi. Spośród różnych elektrolitów stałych, polimery wyróżniają się unikalnym połączeniem przetwarzalności, podatności mechanicznej i wszechstronności chemicznej. Niniejszy przegląd analizuje, dlaczego polimery są gotowe przewodzić w wyścigu o komercyjne baterie SSB. Przeanalizowano ich wewnętrzne zalety – takie jak doskonały kontakt międzyfazowy z elektrodami, regulowane przewodnictwo jonowe i kompatybilność ze skalowalnymi metodami produkcji – a także kluczowe wyzwania techniczne, z jakimi się borykają, w tym ograniczoną stabilność termiczną, wąskie okna elektrochemiczne i degradację międzyfazową. W niniejszym badaniu podkreślono nowe rozwiązania wynikające z najnowszych badań, w tym projektowanie molekularne polimerów, kompozyty polimerowo-ceramiczne oraz strategie polimeryzacji in situ. W przeciwieństwie do systemów tlenkowych i siarczkowych, które napotykają na istotne bariery w zakresie kosztów, możliwości produkcyjnych i integracji, elektrolity polimerowe oferują realistyczną i ekonomicznie opłacalną drogę do wdrożenia na dużą skalę. Dzięki stałemu postępowi w projektowaniu materiałów i przetwarzaniu przemysłowym polimery nie tylko są konkurencyjne, ale także wiodą prym w procesie transformacji w kierunku baterii ze stałym elektrolitem nowej generacji.

Odniesienia

https://doi.org/10.1002/advs.202510481

Najnowsze: anody krzemowe ze stopu boru potrajają żywotność kalendarzową baterii litowo-jonowych

2025-06-29 |

Abstrakcyjny

Stabilizacja stałej fazy elektrolitu (SEI) pozostaje kluczowym wyzwaniem dla anod baterii litowo-jonowych na bazie krzemu. Stopowanie krzemu z pierwiastkami wtórnymi, takimi jak bor, wyłoniło się jako obiecująca strategia poprawy cyklu życia anod krzemowych, jednak mechanizm leżący u jego podstaw pozostaje niejasny. Aby rozwiązać tę lukę w wiedzy, systematycznie bada się, w jaki sposób stężenie boru wpływa na wydajność baterii. Wyniki te pokazują niemal monotoniczny wzrost cyklu życia przy wyższej zawartości boru, przy czym elektrody bogate w bor znacznie przewyższają czysty krzem. Ponadto anody ze stopu krzemu i boru wykazują prawie trzykrotnie dłuższy kalendarzowy okres życia niż czysty krzem. Poprzez szczegółową analizę mechanistyczną systematycznie wyklucza się alternatywne czynniki przyczyniające się do tego zjawiska i proponuje się, że ulepszona pasywacja wynika z silnego stałego dipola na powierzchni nanocząstki. Dipol ten, utworzony przez niedokoordynowany i silnie kwaśny bor Lewisa, tworzy statyczną, gęstą jonowo warstwę, która stabilizuje interfejs elektrochemiczny, zmniejszając pasożytniczy rozkład elektrolitu i zwiększając długoterminową stabilność. Wyniki te sugerują, że w ramach SEI podwójna warstwa elektryczna jest ważnym czynnikiem w pasywacji powierzchni. Ta wiedza dostarcza niedostatecznie zbadaną przestrzeń parametrów do optymalizacji anod krzemowych w bateriach litowo-jonowych nowej generacji.

Odniesienie

https://doi.org/10.1002/aenm.202501074

Jak technologia LiTFSI wpływa na różnice w akumulatorach sodowo-metalowych?

2025-06-29 |

Uwaga redaktora: Baterie sodowo-metalowe są ważne dla magazynowania energii na dużą skalę i mobilnych urządzeń elektronicznych jako urządzenie magazynujące energię o dużej gęstości energii i niskim koszcie. Jednak wydajność elektrolitu i SEI ogranicza cykl życia i szybkość ładowania/rozładowania baterii sodowo-metalowych. Jak LiTFSI wpływa na baterie sodowo-metalowe? Oto przykład. Dzięki specjalnym badaniom zespołu Shuang Wan.

Abstrakcyjny

Budowa bogatej w związki nieorganiczne i wytrzymałej stałej fazy elektrolitycznej (SEI) jest jednym z kluczowych podejść do poprawy wydajności elektrochemicznej baterii sodowo-metalowych (SMB). Jednak niska przewodność i rozkład powszechnych związków nieorganicznych w SEI zakłócają dyfuzję Na+ i powodują nierównomierne osadzanie sodu. Tutaj budujemy unikalną SEI z równomiernie rozproszonymi związkami nieorganicznymi o wysokiej przewodności, wprowadzając poświęcający się LiTFSI do elektrolitu węglanowego na bazie soli sodowej. Efekt konkurencji redukującej między LiTFSI i FEC ułatwia tworzenie SEI z równomiernie rozproszonymi związkami nieorganicznymi. W którym wysoce przewodzący Li3N i związki nieorganiczne zapewniają domeny szybkiego transportu jonów i miejsca zarodkowania o wysokim strumieniu dla Na+, co sprzyja szybkiemu osadzaniu sodu z dużą szybkością. Dlatego SEI pochodzące z LiTFSI i FEC umożliwia ogniwu Na∥Na3V2(PO4)3 wykazanie 89,15% retencji pojemności (87,62 mA hg–1) przy ultrawysokiej szybkości 60 C po 10 000 cykli, podczas gdy ogniwo bez LiTFSI zapewnia jedynie 48,44% retencji pojemności nawet po 8000 cykli. Co więcej, ogniwo kieszeniowe Na∥Na3V2(PO4)3 ze specjalnym SEI zapewnia stabilne utrzymanie pojemności na poziomie 92,05% przy 10 C po 2000 cyklach. Ta unikalna konstrukcja SEI wyjaśnia nową strategię napędzania małych i średnich przedsiębiorstw do działania w warunkach ekstremalnie wysokiej szybkości.

Prawa autorskie © 2023 Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne

Odniesienie

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08224

LiTFSI oferuje dużą pomoc w zakresie wysokiej wydajności baterii litowo-jonowych na bazie siarczków

2025-06-27 |

Uwaga redaktora: W jaki sposób LiTFSI, CAS: 90076-65-6, pomaga w rozwoju baterii litowej all-solid-sate na bazie siarczków? Oto przykład. Dzięki niezwykłym badaniom zespołu Fangyang Liu.

Abstrakcyjny

Wąskie okno elektrochemiczne elektrolitów siarczkowych może prowadzić do różnych mechanizmów awarii na stykach katody i anody. Wprowadzenie odrębnych strategii modyfikacji dla katody i anody zwiększa złożoność procesu wytwarzania baterii litowych w stanie stałym na bazie siarczków (ASSLB). W tej pracy zastosowano zintegrowaną strategię modyfikacji poprzez wprowadzenie powłok bis(trifluorometanosulfonylo)imidu litu (LiTFSI) podczas procesu rafinacji na mokro Li6PS5Cl (LPSC), który pomyślnie skonstruował in situ wytrzymałe interfejsy fluorowane zarówno po stronie katody, jak i anody jednocześnie. Po stronie anody litu zmniejszona przewodność elektroniczna LiTFSI@LPSC i generacja interfejsu fluorowanego skutecznie zahamowały wzrost dendrytu litu, co zostało dodatkowo potwierdzone obliczeniami teorii funkcjonału gęstości (DFT). W rezultacie ogniwo Li|LiTFSI@LPSC|Li osiągnęło krytyczną gęstość prądu do 1,6 mA cm−2 i stabilną wydajność cykli przez 1500 h przy 0,2 mA cm−2. Po stronie katody, LiTFSI@LPSC nie tylko poprawiło transport Li+ w katodzie kompozytowej, ale także powłoka LiTFSI in situ rozłożyła się na interfazę elektrolitu katody na bazie LiF (CEI). Utrzymanie pojemności osiągnęło 98,6% po 500 cyklach w 2C z LiNi0,83Co0,11Mn0,06O2 (NCM83) przy wysokim napięciu odcięcia 4,6 V. Funkcjonalizowany LiTFSI@LPSC ułatwia kompleksową, uniwersalną modyfikację interfejsu zarówno po stronie anody, jak i katody, znacznie upraszczając inżynierię interfejsu w ASSLB na bazie siarczków, zapewniając jednocześnie wyjątkową wydajność elektrochemiczną.

Odniesienie

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104131

Co nowego w aplikacjach LiTFSI?

2025-06-26 | Jerry Huang

Bis(trifluorometanosulfonylo)imid litu (LiTFSI) o wzorze chemicznym C2F6LiNO4S2 to biała krystaliczna lub proszkowa substancja organiczna o wysokiej stabilności elektrochemicznej i termicznej. Jako dodatek elektrolityczny LiTFSI można stosować w różnych systemach baterii, takich jak podstawowe baterie litowe, wtórne baterie litowe i baterie litowe ze stałym elektrolitem.

Bis(trifluorometylosulfonylo)imid litu (LiTFSI), kluczowy składnik elektrolitu baterii litowo-jonowych, jest znany ze swojej doskonałej stabilności termicznej i elektrochemicznej. Dzięki swojej unikalnej konfiguracji molekularnej ta sól litowa buduje stałą sieć anionów w elektrolicie, co nie tylko znacznie zmniejsza lepkość roztworu, ale także dramatycznie zwiększa szybkość przepływu jonów litu. Ta właściwość bezpośrednio przekłada się na wysoką wydajność procesu ładowania i rozładowywania baterii, dzięki czemu LiTFSI idealnie nadaje się do zwiększania ogólnej wydajności baterii litowo-jonowych. Szczególnie w badaniach i rozwoju baterii litowych ze stałym elektrolitem LiTFSI wykazuje duży potencjał. Ponadto wykazuje bardzo pozytywne wyniki w badaniach nad bateriami sodowo-metalowymi (SMB) i oczekuje się, że będzie napędzać dalsze innowacje w technologii baterii. Jednak stabilność działania LiTFSI w złożonych i systematycznych środowiskach to pilne kwestie do rozwiązania w obecnych badaniach.

Litowo-bis(trifluorometylosulfonylo)imid (LiTFSI) zaczął być stosowany masowo w nowych typach baterii, takich jak litowo-jonowe baterie półprzewodnikowe, w tym polimerowe baterie półprzewodnikowe, siarczkowe baterie półprzewodnikowe i tlenkowe baterie półprzewodnikowe. Wykazano, że LiTFSI jest przydatny do poprawy wydajności baterii, w tym jego roli w ochronie anodowej, ułatwianiu możliwości szybkiego ładowania i promowaniu wysokiej przewagi w szerokim zakresie temperatur. Litowo-bis(trifluorometanosulfonylo)imid jest jednym z ważnych dodatków elektrolitowych do baterii litowych, który może poprawić stabilność elektrochemiczną, wydajność cykliczną i przewodność elektrolitu, a także ma mniej korozyjny wpływ na folię aluminiową przy wyższych napięciach, co można dostosować do zwiększenia gęstości energii baterii w przemyśle pojazdów elektrycznych.