Apakah perbezaan dan kelebihan bateri pepejal dan bateri litium tradisional?

Perbezaan Teknologi Asas

Bateri litium-ion konvensional menggunakan elektrolit cecair, tetapi bateri keadaan pepejal adalah berbeza. Ia menggantikan elektrolit cecair ini dengan bahan keramik atau polimer pepejal. Perubahan struktur ini membuang komponen yang boleh terbakar. Pada masa yang sama, ia membolehkan reka bentuk sel yang lebih padat. Selain itu, bateri litium tradisional biasanya mempunyai anod grafit. Sebaliknya, bateri keadaan pepejal sering menggunakan anod logam litium. Ini membantu bateri keadaan pepejal menyimpan lebih banyak tenaga dalam jumlah ruang yang sama.

Ketumpatan Tenaga dan Kelebihan Prestasi

Kerana bateri keadaan pepejal tidak mempunyai elektrolit cecair, mereka boleh melapiskan bahan elektrod dengan lebih berkesan. Sebagai hasilnya, ketumpatan tenaga mereka adalah 2 hingga 3 kali lebih tinggi berbanding bateri lithium-ion. Apa yang ini bermakna? Baiklah, untuk peranti, ia bermakna mereka boleh beroperasi selama masa yang lebih lama. Dalam aplikasi seperti kenderaan elektrik, ia boleh membawa kepada pengurangan berat yang signifikan. Penyelidikan terkini telah menunjukkan bahawa sel keadaan pepejal prototaip boleh mencapai ketumpatan tenaga 500 Wh/kg. Sebagai perbandingan, bateri lithium-ion peringkat atas biasanya mempunyai ketumpatan tenaga 250 - 300 Wh/kg.

Ciri Keselamatan Yang Ditingkatkan

Bateri keadaan pepejal mengeluarkan penyelesa serbuk yang boleh terbakar. Oleh kerana itu, ia mempunyai kestabilan terma yang jauh lebih baik, malah dalam keadaan ekstrim. Ujian stres di makmal telah mendapati bahawa bateri ini boleh mengekalkan struktur mereka sehingga 200°C. Sebaliknya, bateri lithium-ion berisiko melarikan tenaga haba apabila suhu mencapai 150°C. Ciri keselamatan bawaan ini menjadikan bateri keadaan pepejal sangat sesuai untuk aplikasi di mana pencegahan kegagalan amat penting, seperti pelantar perubatan dan sistem penerbangan angkasa.

Kelajuan Cas dan Kehidupan Siklus

Beberapa prototaip bateri keadaan pepejal canggih boleh mencapai 80% dari kapasiti cas mereka dalam kurang dari 15 minit. Dan mereka tidak mempunyai masalah pelapisan litium yang boleh merosakkan bateri litium tradisional. Antara muka elektrolit pepejal (SEI) dalam bateri keadaan pepejal sangat stabil. Ia boleh melalui lebih daripada 5,000 kitaran cas sambil masih mengekalkan lebih daripada 90% daripada kapasitinya. Kekuatan tahanan panjang ini sangat penting untuk sistem penyimpanan tenaga yang perlu dicas dan dikeluarkan sepenuhnya setiap hari dan dijangka bertahan selama berdekad-dekad.

Kelebihan Spesifik Aplikasi

Kenderaan elektrik boleh mendapat banyak faedah daripada bateri keadaan pepejal. Dengan menggunakan ruang yang sama untuk pakej bateri, jarak tempuh mereka boleh meningkat sebanyak 30 - 50%. Selain itu, risiko kebakaran juga berkurang. Peranti perubatan mudah alih boleh beroperasi lebih lama di antara cas tanpa mengorbankan piawai keselamatan. Bateri keadaan pepejal boleh mentolerir julat suhu yang luas, dari -40°C hingga 120°C. Ini menjadikannya dapat dipercayai untuk digunakan dalam kelengkapan industri yang terdedah kepada keadaan alam sekeliling yang keras.

Kepedulian terhadap Impak Alam sekitar

Bateri keadaan pepejal mempunyai arsitektur sel yang lebih ringkas. Ini bermakna mereka tidak memerlukan sebanyak cobalt dan mineral konflik lain, yang biasa digunakan dalam pengeluaran bateri lithium-ion. Kestabilan elektrolit pepejal membuatkan proses daur semula lebih selamat dan membolehkan kadar pemulihan bahan yang lebih tinggi. Pengilang juga membuat kemajuan dalam mengurangkan penggunaan tenaga. Mereka bertujuan untuk menggunakan 40% kurang tenaga berbanding kaedah pengeluaran bateri lithium tradisional.