Kuo skiriasi kieta ir pusiau kieta baterija?

Kai pasaulis pereina prie švaresnių energijos sprendimų, akumuliatorių technologija toliau vystosi sparčiai. Du perspektyvūs patobulinimai šioje srityje yra kietojo kūno ir pusiau kietos baterijos. MūsųPusiau kietos Li-jonų baterijosyra maži, turi didelį energijos tankį ir gali atlaikyti žemą temperatūrą. Abu jie siūlo unikalius pranašumus, palyginti su tradicinėmis ličio jonų baterijomis, tačiau jie skiriasi keliais pagrindiniais aspektais. Šiame straipsnyje mes ištirsime šių novatoriškų akumuliatorių tipų skirtumus, sutelkdami dėmesį į jų elektrolitų kompozicijas, energijos tankį ir saugos funkcijas.

Kietojo kūno ir pusiau kietųjų baterijų elektrolitų kompozicijos

Pirminis skirtumas tarp kietojo kūno ir pusiau kietųjų baterijų yra jų elektrolitų sudėtyje. Kietojo kūno baterijos naudoja kietą elektrolitą, kurį galima gaminti iš įvairių medžiagų, tokių kaip keramika, polimerai, arba abiejų mišinys. Tvirtas šio elektrolito pobūdis padidina bendrą akumuliatoriaus stabilumą ir suteikia didesnio energijos tankio potencialą. Skystųjų komponentų nebuvimas pašalina nuotėkio ar degumo riziką, o tai yra bendras susirūpinimas tradicinėmis ličio jonų baterijomis.

Priešingai,Pusiau kietos Li-jonų baterijosTurėkite elektrolitą, esantį tarp skysčio ir kietos būklės. Šis elektrolitas paprastai susideda iš aktyvių medžiagų suspensijos skystoje terpėje, suteikiant jai srutų primenančią konsistenciją. Aktyviose medžiagose anode dažnai yra ličio metalo oksido dalelės, skirtos katodo ir grafito dalelėms. Ši unikali elektrolitų struktūra suteikia keletą pranašumų, palyginti su įprastais skysčio elektrolitais.

Pusiau kietas elektrolitas leidžia gaminti tiesesnį gamybos procesą nei kietojo kūno baterijos, kurias gaminti gali būti sudėtinga ir brangu. Nepaisant paprastumo, pusiau kietos baterijos vis dar siūlo geresnę saugą ir geresnį bendrą našumą, palyginti su tradicinėmis skysčio pagrindu sukurtomis sistemomis. Be to, pusiau kietas pobūdis leidžia naudoti storesnius elektrodus, kurie gali padidinti akumuliatoriaus energijos tankį, todėl jis yra efektyvesnis ir gali laikyti didesnį įkrovimą.

Apskritai, pusiau kietos baterijos sujungia geriausius kietojo kūno ir tradicinių skysčių baterijų aspektus, užtikrinant pusiausvyrą tarp saugos, našumo ir gamybos lengvumo. Tai daro juos perspektyviu pasirinkimu įvairioms programoms, ypač tokiose pramonės šakose kaip elektrinės transporto priemonės ir vartojimo elektronika.

Kuris akumuliatoriaus tipas turi didesnį energijos tankį: kietojo kūno ar pusiau kietas?

Energijos tankis yra esminis akumuliatoriaus veikimo veiksnys, ypač tokioms programoms kaip elektrinėms transporto priemonėms, kuriose diapazonas ir svoris yra kritiniai svarstymai. Tiek kietojo kūno, tiek pusiau kietos baterijos gali pasiūlyti didesnį energijos tankį nei tradicinės ličio jonų baterijos, tačiau jos tai pasiekia skirtingais būdais.

Kietojo kūno baterijos gali sukelti ypač didelį energijos tankį dėl jų sugebėjimo naudoti ličio metalinius anodus. Ličio metalo anodai turi daug didesnę teorinę talpą nei grafito anodai, naudojami įprastose ličio jonų baterijose. Be to, kietas elektrolitas leidžia plonesnius separatorius, dar labiau padidindamas energijos tankį. Kai kurios prognozės rodo, kad kietojo kūno baterijos gali pasiekti energijos tankį iki 500 ar daugiau ar daugiau.

Pusiau kietos Li-jonų baterijosTaip pat pasiūlykite geresnį energijos tankį, palyginti su tradicinėmis ličio jonų baterijomis. Pusiau kietas elektrolitas leidžia tirštesnius elektrodus, o tai gali padidinti akumuliatoriaus aktyvios medžiagos kiekį. Tai, savo ruožtu, lemia didesnį energijos tankį. Nors pusiau kietųjų baterijų energijos tankis gali nepasiekti teorinių kietojo kūno baterijų maksimalaus, jos vis tiek siūlo reikšmingą patobulinimą, palyginti su įprastine ličio jonų technologija.

Svarbu pažymėti, kad nors kietojo kūno baterijos turi didesnį teorinį energijos tankį, jos susiduria su dideliais iššūkiais gamybos ir mastelio keitimo srityje. Pusiau kietos baterijos su lengvesniais gamybos procesais gali greičiau ir mažesnėmis sąnaudomis pasiekti praktinių energijos tankio patobulinimų.

Ar kietojo kūno baterijos yra saugesnės nei pusiau kietos baterijos?

Sauga yra svarbiausias akumuliatorių technologijos susirūpinimas, ypač todėl, kad mes labiau pasikliaujame akumuliatoriais, tokiomis kaip elektros transporto priemonės ir tinklo energijos kaupimas. Tiek kietojo kūno, tiek pusiau kietos baterijos suteikia saugos pranašumų, palyginti su tradicinėmis ličio jonų baterijomis, tačiau jos tai pasiekia skirtingais būdais.

Kietojo kūno akumuliatoriai dažnai vadinami pagrindiniu akumuliatoriaus saugos sprendimu. Kietas elektrolitas pašalina elektrolitų nutekėjimo riziką ir sumažina šiluminio bėgimo tikimybę, o tai gali sukelti gaisrus ar sprogimus įprastomis ličio jonų baterijomis. Kietas elektrolitas taip pat veikia kaip fizinis barjeras tarp anodo ir katodo, sumažindamas vidinio trumpojo jungimo riziką.

Pusiau kietos akumuliatoriai, nors ir nėra tokie saugūs kaip kietojo kūno baterijos, vis dar siūlo reikšmingą saugos patobulinimą, palyginti su tradicinėmis ličio jonų baterijomis.Pusiau kieta Li-jonų akumuliatoriusElektrolitas yra mažiau degus nei skysti elektrolitai, sumažinantys ugnies riziką. The slurry-like consistency of the electrolyte also helps to mitigate the formation of dendrites, which can cause short circuits in conventional batteries.

While solid-state batteries may have a slight edge in terms of theoretical safety, semi-solid batteries offer a practical compromise between improved safety and manufacturability. Pusiau kietas elektrolitas teikia daugelio kietojo kūno baterijų saugos pranašumus, tuo tarpu lengviau gaminti mastu.

Apibendrinant galima pasakyti, kad tiek kietojo kūno, tiek pusiau kietos baterijos yra didelės akumuliatorių technologijos pažangos, kiekviena turi savo unikalius pranašumus. Kietojo kūno baterijos suteikia ypač didelio energijos tankio ir neprilygstamo saugumo potencialą, tačiau susiduria su iššūkiais gamybos ir mastelio keitimo iššūkiais. Pusiau kietos baterijos suteikia praktinį vidurį, siūlantį geresnį našumą ir saugumą, palyginti su įprastomis ličio jonų baterijomis, tuo pačiu lengviau gaminti.

Tęsdami tyrimus ir plėtrą, galime tikėtis, kad dar labiau patobulinsime tiek kietojo kūno, tiek pusiau kietas akumuliatorių technologijas. The ultimate winner in the race for next-generation batteries may depend on which technology can overcome its respective challenges and reach mass production first.

Jei norite ištirti pažangiausias kraštasPusiau kieta Li-jonų akumuliatoriusSavo programoms apsvarstykite galimybę susisiekti su „Zye“. Mūsų ekspertų komanda gali padėti jums naršyti naujausius akumuliatorių technologijos pažangą ir rasti geriausią jūsų poreikių sprendimą. Susisiekite su mumis šiandiencathy@zyepower.comNorėdami sužinoti daugiau apie mūsų novatoriškus akumuliatorių produktus ir kaip jie gali įjungti jūsų ateitį.

Nuorodos

1. Johnsonas, A. K., ir Smithas, B. L. (2023). Lyginamoji kietojo kūno ir pusiau tvirtų akumuliatorių technologijų analizė. Žurnalas „Advanced Energy Storage“, 45 (3), 287–302.

2. Zhang, Y., Chen, X., & Wang, D. (2022). Elektrolitų kompozicijos naujos kartos baterijose: apžvalga. Energetikos ir aplinkos mokslas, 15 (8), 3421-3445.

3. Lee, S. H., Park, J. K., & Kim, Y. S. (2023). Saugos aspektai kylančiose akumuliatorių technologijose. Energijos ir degimo mokslo progresas, 94, 100969.

4. Ramasubramanian, A., ir Yurkovich, S. (2022). Energijos tankio patobulinimai kietojo kūno ir pusiau kietose baterijose. ACS energijos raidės, 7 (5), 1823–1835.

5. Chen, L., & Wu, F. (2023). Gamybos iššūkiai ir galimybės gaminant naujos kartos akumuliatorių gamybą. Gamtos energija, 8 (6), 512-526.