Jakie są różnice i przewagi baterii stanowiskowych w porównaniu do tradycyjnych baterii litowych?

Podstawowe różnice technologiczne

Konwencjonalne baterie litowo-jonowe wykorzystują elektrolit ciekły, ale baterie stanu stałego są inne. Zamiast tego ciekłego elektrolitu używają one materiału ceramicznego lub polimerowego w stanie stałym. Ta zmiana w strukturze eliminuje elementy, które mogą się zapalić. Narazie pozwala to na bardziej kompaktowe konstrukcje komórek. Ponadto, tradycyjne baterie litowe zwykle mają anody z grafitu. W przeciwieństwie do nich, baterie stanu stałego często korzystają z anod z metali litowych. To pozwala bateriom stanu stałego przechowywać więcej energii w tej samej ilości miejsca.

Zalety gęstości energetycznej i wydajności

Ponieważ baterie stanowocząste nie mają elektrolitu ciekłego, mogą stosować materiały elektrodowe znacznie skuteczniej. W rezultacie ich gęstość energetyczna jest od 2 do 3 razy wyższa niż w przypadku baterii litowo-jonowych. Co to oznacza? No cóż, w przypadku urządzeń oznacza to, że mogą działać dłużej. W zastosowaniach takich jak samochody elektryczne może to prowadzić do istotnego zmniejszenia wagi. Ostatnie badania pokazują, że prototypowe komórki stanowocząste mogą osiągnąć gęstość energetyczną wynoszącą 500 Wh/kg. Do porównania, wysokoklasowe baterie litowo-jonowe zwykle mają gęstość energetyczną na poziomie 250 - 300 Wh/kg.

Zwiększone właściwości bezpieczeństwa

Baterie stałe eliminują spalające się rozpuszczalniki organiczne. Dzięki temu mają znacznie lepszą stabilność termiczną, nawet w warunkach ekstremalnych. Testy stresowe w laboratorium wykazały, że mogą utrzymywać swoją strukturę do 200°C. Z drugiej strony, baterie litowo-jonowe podlegają ryzyku niekontrolowanego nagrzewania, gdy temperatura osiągnie 150°C. Ta wbudowana funkcja bezpieczeństwa sprawia, że baterie stałe są bardzo odpowiednie do zastosowań, w których zapobieganie awariom jest niezwykle ważne, takich jak implanty medyczne i systemy lotnicze.

Prędkość ładowania i cykliczność życia

Niektóre zaawansowane prototypy baterii stanu stałego mogą osiągnąć 80% swojej pojemności naładowania w mniej niż 15 minut. I nie mają problemu z nawleczeniem litu, który może uszkodzić tradycyjne baterie litowe. Interfejs elektrolitu stały (SEI) w bateriach stanu stałego jest bardzo stabilny. Może przetrwać ponad 5000 cykli naładowania, zachowując nadal ponad 90% swojej pojemności. Ta długotrwała trwałość jest naprawdę ważna dla systemów magazynowania energii, które muszą być codziennie głęboko naładowywane i rozładowywane oraz mają być wykorzystywane przez dziesięciolecia.

Przewagi specyficzne dla zastosowań

Samochody elektryczne mogą bardzo skorzystać z baterii stałościennych. Korzystając z tej samej ilości miejsca na pakiety baterii, mogą zwiększyć swój zasięg o 30 - 50%. Ponadto zmniejsza się ryzyko pożaru. Przenośne urządzenia medyczne mogą działać dłużej między ładowaniami bez rezygnacji ze standardów bezpieczeństwa. Baterie stałościennych mogą znosić szeroki zakres temperatur, od -40°C do 120°C. To czyni je niezawodnymi do użytku w equipmencie przemysłowym narażonym na surowe warunki środowiskowe.

Zagadnienia dotyczące wpływu na środowisko

Baterie stałościennych mają prostszą architekturę komórki. Oznacza to, że nie potrzebują tak wiele kobaltu i innych minerali konfliktowych, które są powszechnie używane w produkcji baterii litowo-jonowych. Stabilność stały elektrolitu sprawia, że proces recyklingu jest bezpieczniejszy i umożliwia wyższe wskaźniki odzysku materiałów. Producenty robią również postępy w redukowaniu zużycia energii. Mają za cel zużywać o 40% mniej energii w porównaniu z tradycyjnymi metodami produkcji baterii litowych.