Durante il periodo del “Tredicesimo Piano Quinquennale”, la produzione e la vendita di veicoli a nuova energia da parte della Cina sono cresciute rapidamente, posizionandosi al primo posto nel mondo per cinque anni consecutivi.Si prevede che il numero di veicoli a nuova energia supererà i 5 milioni entro la fine di quest’anno.Allo stesso tempo, dalla Cina continuano ad arrivare buone notizie per quanto riguarda la tecnologia di base delle nuove batterie energetiche.L'80enne Chen Liquan, il primo nel settore delle batterie al litio in Cina, ha guidato il suo team nello sviluppo di nuovi materiali per batterie.
Viene lanciata una nuova batteria al litio nano-silicio, con una capacità 5 volte superiore a quella della batteria al litio tradizionale
Chen Liquan, un accademico ottantenne dell'Accademia cinese di ingegneria, è il fondatore dell'industria cinese delle batterie al litio.Negli anni '80, Chen Liquan e il suo team presero l'iniziativa di condurre ricerche sugli elettroliti solidi e sulle batterie secondarie al litio in Cina.Nel 1996, ha guidato un gruppo di ricerca scientifica per sviluppare per la prima volta batterie agli ioni di litio in Cina, ha preso l'iniziativa di risolvere i problemi scientifici, tecnologici e ingegneristici della produzione su larga scala di batterie agli ioni di litio domestiche e ha realizzato l'industrializzazione delle batterie domestiche agli ioni di litio.
A Liyang, Jiangsu, Li Hong, un protetto dell'accademico Chen Liquan, ha guidato il suo team a raggiungere una svolta in una materia prima chiave per le batterie al litio dopo oltre 20 anni di ricerca tecnica e produzione di massa nel 2017.
Il materiale anodico in nano-silicio è un nuovo materiale sviluppato in modo indipendente da loro.La capacità delle batterie a bottone che ne derivano è cinque volte superiore a quella delle tradizionali batterie al litio grafite.
Luo Fei, direttore generale di Tianmu Leading Battery Material Technology Co., Ltd.
Il silicio esiste ampiamente in natura ed è abbondante in riserve.Il componente principale della sabbia è la silice.Ma per trasformare il silicio metallico in materiale anodico di silicio, è necessaria una lavorazione speciale.In laboratorio, non è difficile completare tale lavorazione, ma produrre materiali per anodi di silicio a livello di tonnellata richiede molte ricerche tecniche ed esperimenti.
L'Istituto di Fisica dell'Accademia Cinese delle Scienze si occupa di ricerca sul nanosilicio dal 1996 e nel 2012 ha iniziato a costruire una linea di produzione di materiale per anodi di silicio. Solo nel 2017 è stata costruita la prima linea di produzione, che è stata continuamente adattata e rivisto.Dopo migliaia di fallimenti, i materiali per gli anodi di silicio furono prodotti in serie.Attualmente, la produzione annuale di materiali anodici di silicio per batterie agli ioni di litio della fabbrica di Liyang può raggiungere le 2.000 tonnellate.
Se i materiali anodici di silicio sono una buona scelta per migliorare la densità energetica delle batterie al litio in futuro, allora la tecnologia delle batterie allo stato solido è una soluzione riconosciuta ed efficace per risolvere i problemi attuali come la sicurezza e la durata delle batterie al litio.Al momento, molti paesi stanno sviluppando attivamente batterie allo stato solido e anche la ricerca e lo sviluppo della tecnologia delle batterie al litio allo stato solido in Cina stanno tenendo il passo con il mondo.
In questa fabbrica di Liyang, i droni che utilizzano batterie al litio allo stato solido sviluppate da un team guidato dal professor Li Hong hanno un’autonomia superiore del 20% rispetto a quella dei droni con le stesse specifiche.Il segreto sta in questo materiale marrone scuro, che è il materiale catodico a stato solido sviluppato dall'Istituto di Fisica, Accademia Cinese delle Scienze.
Qui nel 2018 è stata completata la progettazione e lo sviluppo di un sistema di batterie allo stato solido da 300Wh/kg.Se installato su un veicolo, può raddoppiare l'autonomia del veicolo.Nel 2019, l'Accademia cinese delle scienze ha creato una linea di produzione pilota di batterie allo stato solido a Liyang, Jiangsu.Nel maggio di quest'anno, i prodotti hanno iniziato ad essere utilizzati nei prodotti di elettronica di consumo.
Tuttavia, Li Hong ha detto ai giornalisti che non si tratta di una batteria completamente allo stato solido nel senso completo, ma di una batteria quasi allo stato solido che viene costantemente ottimizzata nella tecnologia delle batterie al litio liquido.Se si vuole che le auto abbiano un'autonomia più lunga, che i telefoni cellulari abbiano un tempo di standby più lungo, e nessuno può farlo. Affinché gli aerei volino più in alto e più lontano, è necessario sviluppare batterie allo stato solido più sicure e di maggiore capacità.
Nuove batterie stanno emergendo una dopo l’altra e la “Cina elettrica” è in costruzione
Non solo l'Istituto di Fisica dell'Accademia Cinese delle Scienze, anche molte aziende stanno esplorando nuove tecnologie e materiali per batterie di nuova energia.Presso una nuova azienda energetica a Zhuhai, nel Guangdong, un autobus puramente elettrico sta ricaricando nell'area dimostrativa di ricarica dell'azienda.
Dopo aver caricato per più di tre minuti, la carica rimanente è aumentata dal 33% a oltre il 60%.In soli 8 minuti, l'autobus era completamente carico, mostrando il 99%.
Liang Gong ha detto ai giornalisti che le linee degli autobus urbani sono fisse e che il chilometraggio per un viaggio di andata e ritorno non supererà i 100 chilometri.La ricarica durante il tempo di riposo dell'autista dell'autobus può sfruttare appieno i vantaggi della ricarica rapida delle batterie al litio titanato.Inoltre, le batterie al titanato di litio hanno tempi di ciclo.Vantaggi di lunga durata.
Nell'istituto di ricerca sulle batterie di questa azienda, c'è una batteria al titanato di litio che è stata sottoposta a test del ciclo di carica e scarica dal 2014. È stata caricata e scaricata più di 30.000 volte in sei anni.
In un altro laboratorio, i tecnici hanno dimostrato ai giornalisti i test di caduta, puntura dell'ago e taglio delle batterie al titanato di litio.Soprattutto dopo che l'ago d'acciaio è penetrato nella batteria, non si sono verificati bruciature o fumo e la batteria poteva ancora essere utilizzata normalmente., anche le batterie al titanato di litio hanno un ampio intervallo di temperature ambiente.
Sebbene le batterie al litio titanato presentino i vantaggi di lunga durata, elevata sicurezza e ricarica rapida, la densità energetica delle batterie al litio titanato non è sufficientemente elevata, è solo circa la metà di quella delle batterie al litio.Pertanto, si sono concentrati su scenari applicativi che non richiedono un’elevata densità di energia, come autobus, veicoli speciali e centrali elettriche di accumulo di energia.
In termini di ricerca, sviluppo e industrializzazione delle batterie per l'accumulo di energia, la batteria agli ioni di sodio sviluppata dall'Istituto di fisica dell'Accademia cinese delle scienze ha iniziato la strada verso la commercializzazione.Rispetto alle batterie al piombo, le batterie agli ioni di sodio non solo sono più piccole nelle dimensioni ma anche molto più leggere a parità di capacità di accumulo.Il peso delle batterie agli ioni di sodio dello stesso volume è inferiore al 30% di quello delle batterie al piombo.Su un'auto turistica elettrica a bassa velocità, la quantità di elettricità immagazzinata nello stesso spazio aumenta del 60%.
Nel 2011, Hu Yongsheng, un ricercatore presso l'Istituto di fisica dell'Accademia cinese delle scienze che ha studiato anche con l'accademico Chen Liquan, ha guidato un team e ha iniziato a lavorare sulla ricerca e sullo sviluppo della tecnologia delle batterie agli ioni di sodio.Dopo 10 anni di ricerca tecnica, è stata sviluppata una batteria agli ioni di sodio, che è lo strato inferiore della ricerca e dello sviluppo delle batterie agli ioni di sodio in Cina e nel mondo.e i campi di applicazione dei prodotti sono in una posizione di leadership.
Rispetto alle batterie agli ioni di litio, uno dei maggiori vantaggi delle batterie agli ioni di sodio è che le materie prime sono ampiamente distribuite ed economiche.La materia prima per la produzione di materiali per elettrodi negativi è il carbone lavato.Il prezzo per tonnellata è inferiore a mille yuan, molto inferiore al prezzo di decine di migliaia di yuan per tonnellata di grafite.Anche un altro materiale, il carbonato di sodio, è ricco di risorse ed economico.
Le batterie agli ioni di sodio non sono facili da bruciare, hanno una buona sicurezza e possono funzionare a meno 40 gradi Celsius.Tuttavia, la densità energetica non è buona quanto quella delle batterie al litio.Attualmente possono essere utilizzati solo nei veicoli elettrici a bassa velocità, nelle centrali elettriche di accumulo di energia e in altri campi che richiedono una bassa densità di energia.Tuttavia, l'obiettivo delle batterie agli ioni di sodio è quello di essere utilizzate come apparecchiature di accumulo di energia ed è stato sviluppato un sistema di centrale elettrica di accumulo di energia da 100 kilowattora.
Per quanto riguarda la direzione futura dello sviluppo delle batterie elettriche e delle batterie di accumulo dell'energia, Chen Liquan, accademico dell'Accademia cinese di ingegneria, ritiene che la sicurezza e i costi siano ancora i requisiti fondamentali per la ricerca tecnica sulle batterie elettriche e sulle batterie di accumulo dell'energia.In caso di carenza di energia tradizionale, le batterie di accumulo dell’energia possono promuovere l’applicazione di energia rinnovabile sulla rete, migliorare la contraddizione tra il consumo energetico di picco e quello di valle e formare una struttura energetica verde e sostenibile.
[Osservazione di mezz'ora] Superare i “punti deboli” dello sviluppo di nuove energie
Nelle raccomandazioni del governo centrale sul “14° piano quinquennale”, le nuove energie e i nuovi veicoli energetici, insieme alle tecnologie dell’informazione di nuova generazione, alla biotecnologia, alle apparecchiature di fascia alta, all’equipaggiamento aerospaziale e marittimo, sono elencati come industrie strategiche emergenti che necessitano di essere accelerato.Allo stesso tempo, è stato sottolineato che è necessario costruire un motore di crescita per le industrie strategiche emergenti e coltivare nuove tecnologie, nuovi prodotti, nuovi formati di business e nuovi modelli.
Nel programma abbiamo visto che gli istituti di ricerca scientifica e le aziende industriali stanno utilizzando diversi percorsi tecnici per superare i “punti critici” dello sviluppo di nuove energie.Al momento, anche se lo sviluppo della nuova industria energetica del mio Paese ha ottenuto alcuni vantaggi di first mover, essa deve ancora far fronte a carenze di sviluppo e le tecnologie fondamentali devono essere superate.Questi aspettano che persone coraggiose si arrampichino con saggezza e superino con tenacia.
Orario di pubblicazione: 23 novembre 2023