Hva er forskjellene og fordelsene ved fasttilstandsbatterier og tradisjonelle litiumbatterier?

Grundleggende teknologiske forskjeller

Tradisjonelle litium-ion-batterier bruker en væskelig elektrolyt, men fasttilstandsbatterier er annerledes. De erstatter denne væskelegne elektrolyten med et fast keramisk eller polymermateriale. Denne endringen i strukturen fjerner komponenter som kan tennes. Samtidig lar det merkompakte celle-designs. I tillegg bruker tradisjonelle litiumbatterier vanligvis grafitanoder. I motsetning bruker fasttilstandsbatterier ofte litiummetallanoder. Dette hjelper fasttilstandsbatteriene til å lagre mer energi på samme mengde plass.

Energidensitet og ytelsesfordeler

Da fasttilstands-batterier ikke har væskelegelektrolyter, kan de stape elektrodematerialer mye mer effektivt. Som resultat er deres energidensitet 2 til 3 ganger høyere enn hos lithium-jon-batterier. Hva betyr dette? Vel, for enheter betyr det at de kan kjøre lenger. I anvendelser som elektriske biler kan det føre til en betydelig reduksjon i vekt. Nyere forskning har vist at prototypers solidtilstands-celler kan oppnå en energidensitet på 500 Wh/kg. I motsetning til høyrekke-lithium-jon-batterier som vanligvis har en energidensitet på 250-300 Wh/kg.

Forbedret sikkerhetskaraktar

Faststilbatterier fjerner forbrennelige organiske løsere. Grunnet dette har de mye bedre termisk stabilitet, selv i ekstreme forhold. Laboratoriestressprøver har vist at de kan beholde strukturen sin opp til 200°C. På den andre side er lithium-jon-batterier i fare for termisk løp når temperaturen når 150°C. Denne innebygde sikkerhetsfunksjonen gjør faststilbatterier veldig egnet for anvendelser der å forebygge feil er ekstremt viktig, som medisinske implantater og luft- og romfartssystemer.

Ladehastighet og syklusliv

Noen avanserte fasttilstandsbatteriprototyper kan oppnå 80 % av ladel kapasiteten under 15 minutter. Og de har ikke problemet med litiumplating som kan skade tradisjonelle litiumbatterier. Den faste elektrolyt grensesnittet (SEI) i fasttilstandsbatterier er veldig stabil. Det kan gå gjennom mer enn 5 000 ladecycle mens det fortsatt holder over 90 % av sin kapasitet. Denne langvarige holdbarheten er virkelig viktig for energilagringssystemer som må lades og entladet dypt hver dag og forventes å vare i tiår.

Anvendelsesspesifikke fordeler

Elektriske kjøretøy kan nyte mye av solid-state-batterier. Ved å bruke samme mengde plass for batteripakker, kan de øke sin kjørelengde med 30 - 50%. I tillegg reduseres ildrisikoen. Portabel medicinsk utstyr kan kjøre lenger mellom oplading uten å kompromitte sikkerhetsstandarder. Solid-state-batterier kan tåle et bredt temperaturutvalg, fra -40°C til 120°C. Dette gjør dem pålitelige for bruk i industriell utstyr som blir utsatt for strenge miljøforhold.

Overveielser knyttet til miljøpåvirkning

Solid-state-batterier har en enklere cellearkitektur. Dette betyr at de ikke trenger så mye kobolt og andre konfliktmineraler, som vanligvis brukes i produksjonen av lithium-jon-batterier. Stabiliteten til solide elektrolyter gjør at gjenbrukssyklusen er tryggere og tillater høyere materialeopptaksnivåer. Produsenter gjør også fremskritt i å redusere energiforbruket. De har som mål å bruke 40% mindre energi sammenlignet med tradisjonelle metoder for produksjon av lithiumbatterier.