Какви са разликите и предимствата на твърди батерии спрямо традиционните литиеви батерии?

Фундаментални технологични разлики

Традиционните литий-ионни батерии използват течна електролитна течност, но твърдотостоящите батерии са различни. Те заместват тази течна електролитна течност с твърдо керамично или полимерно материално вещество. Това промяна в структурата отстранява компонентите, които могат да се запалят. Едновременно това позволява по-компактни конструкции на човките. Освен това, традиционните литийни батерии обикновено имат графитови аноди. В противопостой, твърдотостоящите батерии често използват литиеви метални аноди. Това помага на твърдотостоящите батерии да съхраняват повече енергия в същия размерен пространство.

Предимства на енергийната плътност и производителността

Тъй като твърдото състояние на батерейните системи няма течни електролити, те могат да слагат електродните материале много по-ефективно. В резултат на това, техническата густина на енергията е 2 до 3 пъти по-висока от тази на литиевите ионни батерии. Какво означава това? За устройства това означава, че те могат да работят по-дълго. В приложения като електрически автомобили, това може да доведе до значително намаление на теглото. Последните изследвания показват, че прототипите на твърди батерии могат да достигнат густина на енергия от 500 Въ·ч/кг. За сравнение, висококачествените литиеви ионни батерии обикновено имат густина на енергия от 250 - 300 Въ·ч/кг.

Подобрени Безопасностни Характеристики

Твърди батерии без жидки електролити премахват горивите органични растворители. Поради това те разполагат с много по-добра термична стабилност, дори при екстремни условия. Лабораторни стрес тестове показват, че те могат да поддържат своята структура до 200°C. От друга страна, литий-ионните батерии са под риск от термичен пробив, когато температурата достигне 150°C. Тази вградена функция за сигурност прави твърдите батерии изключително подходящи за приложения, където предотвратяването на неуспех е изключително важно, като медицински имплантати и аерокосмически системи.

Скорост на зареждане и цикличен ресурс

Някои напреднали прототипи на твърди батерии могат да достигнат 80% от капацитета си за подзареждане по-малко от 15 минути. И те нямат проблема с литиевата плоча, която може да повреди традиционните литиеви батерии. Твърдият електролитен интерфейс (SEI) в твърдите батерии е много стабилен. Той може да премине през повече от 5 000 цикла на подзареждане, докато все още запазва над 90% от своята капацитет. Тази продължителна издръжливост е много важна за системи за съхраняване на енергия, които трябва да бъдат подзаредени и разрядени дълбоко всеки ден и се очаква да продължат десетилетия.

Предимства специфични за приложението

Електричните автомобили могат да си得益 много от твърдото стъкло на батерейите. Използвайки същия обем за батерейни пакети, те могат да увеличат своя радиус на действие с 30 - 50%. Освен това, рискът от пожар се намалява. Портативните медицински устройства могат да работят по-дълго време между заредките, без да компрометират стандартите за безопасност. Твърдите батерии могат да tolerate широк диапазон температури, от -40°C до 120°C. Това ги прави надеждни за използване в индустриално оборудване, което е изложено на стресни околнi условия.

Разглеждане на въздействието върху околната среда

Твърдотоstanовите батерии имат по-проста клетъчна архитектура. Това означава, че те не изискват толкова много кобалт и други конфликтни минерали, които обикновено се използват при производството на литий-ионни батерии. Стабилността на твърдите електролити прави процеса на рециклиране по-безопасен и позволява по-високи проценти на възстановяване на материалите. Производителите също правят напредък в намаляването на енергопотреблението. Те се стремят да използват с 40% по-малко енергия в сравнение с традиционните методи за производство на литийни батерии.