Mi a különbség és mi a előnye a szilárd anyagú akkumulátoroknak és a tradiós litium-akkumulátoroknak?

Alapvető technológiai különbségek

A konvencionális litium-ion akkumulátorok folyékony elektrolitot használnak, de a szilárd testű akkumulátorok máshogy működnek. Ezek a folyékony elektrolit helyett szilárd kerámiai vagy polimer anyagot használnak. Ez a szerkezet változás elszámít a tűzhelyes komponensekkel, ugyanakkor lehetővé teszi kompaktabb cellaterveket. Emellett a hagyományos litium-akkumulátorok általában grafit katódokat használnak, míg a szilárd testű akkumulátorok gyakran litium-fém katódokat alkalmaznak, ami segítségével több energiát tárolhatnak ugyanannyi térben.

Energia-sűrűség és teljesítményi előnyök

Mivel a szilárd testű akkumulátorok nem tartalmaznak folyékony elektrolitot, sokkal hatékonyabban rakhatóak el az elektrodanyalanyanyagok. Ennek eredményeképpen az energia-sűrűségük 2-3-szor nagyobb, mint a litium-ionos akkumulátoroké. Mit jelent ez? Azt jelenti, hogy az eszközök hosszabb ideig futnak. Az elektronikus járművek alkalmazásában pedig jelentős súlycsökkentést eredményezhet. A legutóbbi kutatások szerint a prototípus szintű szilárd testű cellák 500 Wh/kg energiasűrűségre tudnak eljutni. Ellenben a fejlett litium-ionos akkumulátorok általában 250-300 Wh/kg közötti energiasűrűséggel rendelkeznek.

Növekedett biztonsági jellemzők

A szilárd testű akkumulátorok eltávolítják a felcserélhető szerves oldóanyagokat. Emiatt sokkal jobb hőmérsékleti stabilitást mutatnak, még extrém feltételek között is. A laboratóriumi stressztesztek szerint 200°C-ig fenntarthatják a struktúrájukat. Másrészt, a litium-ionos akkumulátorok hőfussza kockázata van, ha a hőmérséklet 150°C-re elér. Ez a beépített biztonsági funkció nagyon alkalmas tesztelésre olyan alkalmazásokban, ahol a meghibásodás megakadályozása elsődleges fontosságú, például az orvosi behelyezkedések és a repülészeti rendszerek esetében.

Töltési sebesség és ciklusélettartam

Néhány fejlett szilárd állapotú akkumulátor prototípus 15 perc alatt elérheti a teljes kapacitásuk 80%-át. És nem szenvednek a litium-részecske-alapú problémáktól, amelyek károsíthatják a konvencionális litium-akkumulátorokat. A szilárd elektrolita interfész (SEI) a szilárd állapotú akkumulátorokban nagyon stabil. Több mint 5000 töltési cikluson keresztül megmarad a kapacitásuk 90%-ánál. Ez a hosszú tartósság jelentős az energia-tároló rendszerek szempontjából, amelyeket naponta mélyen kell feltölteni és kiüríteni, és évtizedekre tervezzük a használatukat.

Alkalmazásspecifikus előnyök

Az elektromos járművek nagy előnnyel bírnak a szilárd áramvezető bateriáktól. Ugyanannyi tér használatával a bateriapakkok növelhetik az utazási tartományukat 30 - 50%-kal. Emellett a tűz kockázata is csökkent. A hordozható orvosi eszközök hosszabb ideig működhetnek töltés között, anélkül hogy biztonsági szabványokat szenvednének. A szilárd áramvezető bateriák széles hőmérsékleti tartományt bírnak el, -40°C-től 120°C-ig. Ez megteszi őket megbízhatóként ipari berendezésekben, amelyek kemény környezeti feltételek alatt működnek.

Környezeti hatások figyelembevétele

A szilárd áramvezető bateriáknak egyszerűbb a cella-architektúrájuk. Ez azt jelenti, hogy nem igényelnek annyi kobaltot és más konfliktusanyagot, amelyek gyakran használnak a litium-ion bateriák gyártásában. A szilárd elektrolit stabilitása biztosítja a biztonságos újrahasznosítást és lehetővé teszi a anyagok magasabb visszanyerési arányát. A gyártók haladást értek el az energiafogyasztás csökkentésében is; céljuk, hogy 40%-kal kevesebb energiát használjanak a hagyományos litium-bateriagyártáshoz képest.