Jaké jsou rozdíly a výhody tuhého stavu baterií a tradičních lit Havarijních baterií?

Základní technologické rozdíly

Tradiční litiové iontové baterie používají kapalný elektrolyt, ale tuhé baterie jsou odlišné. Nahrazují tento kapalný elektrolyt pevným keramickým nebo polymerovým materiálem. Tato změna struktury odstraňuje součástky, které mohou chytit ohněm. Zároveň umožňuje kompaktnější návrhy buněk. Navíc tradiční litiové baterie obvykle mají anody z grafitu. Naopak tuhé baterie často používají litové kovové anody. To pomáhá tuhým bateriím ukládat více energie ve stejném množství prostoru.

Hustota energie a výkonnostní výhody

Protože pevné elektrolyty nemají tekuté elektrolyty, mohou navazovat materiál elektrod mnohem účinněji. Jako výsledek je jejich energetická hustota 2 až 3 krát vyšší než u litiových iontových baterií. Co to znamená? No, pro zařízení to znamená, že mohou běžet déle. V aplikacích jako elektrická vozidla to může vést k významnému snížení hmotnosti. Nedávná studie ukázala, že prototypy pevných buněk mohou dosáhnout energetické hustoty 500 Wh/kg. Na srovnání, vysoko - kvalitní litiové iontové baterie obvykle mají energetickou hustotu 250 - 300 Wh/kg.

Zvýšené bezpečnostní vlastnosti

Tužkové baterie odstranují hořlavé organické rozpouštědla. Díky tomu mají mnohem lepší tepelnou stabilitu, dokonce i v extrémních podmínkách. Laboratorní stresové testy zjistily, že mohou udržet svou strukturu až do 200°C. Na druhé straně jsou litiové iontové baterie v ohrožení termálního běhu, když teplota dosáhne 150°C. Tato vestavěná bezpečnostní funkce činí tužkové baterie velmi vhodnými pro aplikace, kde prevence selhání je neobyčejně důležitá, jako jsou medicínské implantáty a letectví systémy.

Rychlost nabíjení a životnost cyklu

Některé pokročilé prototypy tuhovlákných baterií mohou dosáhnout 80 % své kapacity nabití v méně než 15 minutách. A nemají problém s litiovým nánosem, který může poškodit tradiční lithiové baterie. Tuhá elektrolytická rozhraní (SEI) v tuhovlákných bateriích je velmi stabilní. Může projít více než 5 000 cykly nabíjení a přesto stále udržet více než 90 % své kapacity. Tato dlouhodobá trvanlivost je opravdu důležitá pro systémy úložiště energie, které musí být každý den hluboce nabíjeny a vybíjeny a mají být navrženy tak, aby vydržely desetiletí.

Výhody specifické pro aplikace

Elektrická vozidla mohou mnoho získat od pevného stavu baterií. Pomocí stejného množství místa pro bateriové balení lze zvýšit jejich jízdní dobu o 30 - 50 %. Navíc je sníženo riziko požáru. Přenosná medicínská zařízení mohou běžet déle mezi nabitím bez újmy v bezpečnostních normách. Baterie ve pevném stavu mohou vydržet široké spektrum teplot, od -40°C do 120°C. To je dělá spolehlivými pro použití v průmyslovém zařízení, které je vystaveno tvrdým environmentálním podmínkám.

Zvážení dopadu na životní prostředí

Pevné elektrolytyové baterie mají jednodušší buněční architekturu. To znamená, že nepotřebují tolik kobaltu a dalších konfliktových minerálů, které se běžně používají při výrobě litiových iontových baterií. Stabilita pevných elektrolytů činí recyklační proces bezpečnějším a umožňuje vyšší míru získání materiálů. Výrobci také dosahují pokroku v omezení spotřeby energie. Cílem je použít o 40 % méně energie ve srovnání s tradičními metodami výroby litiových baterií.