Koje su razlike i prednosti čvrstih baterija i tradicionalnih litijumskih baterija?

Osnovne tehnološke razlike

Tradicionalne litijum-ion baterije koriste tečno elektrolito, ali su čvrstotne baterije drukčije. One zamjenjuju ovaj tečni elektrolit čvrstim keramičkim ili polimernim materijalom. Ova promjena u strukturi eliminira komponente koje mogu vatrenjati. Isto vremeno omogućava kompaktnije dizajne ćelija. Takođe, tradicionalne litijum baterije obično imaju grafitske anode. U suprotnosti, čvrstotne baterije često koriste litijume metalne anode. To pomaže čvrstotnim baterijama da pohranjuju više energije u istom prostoru.

Gustina energije i performanse prednosti

Budući da čvrste elektrode ne sadrže tekuće elektrolite, mogu povezivati materijale eletroda mnogo efikasnije. Kao rezultat, njihova gustoća energije je 2 do 3 puta veća od gustoće energije litijum-ion baterija. Šta to znači? Pa, za uređaje, to znači da mogu raditi duže. U primenama poput električnih automobila, to može dovesti do značajnog smanjenja težine. Nedavna istraživanja su pokazala da prototip čvrstih celija može postići gustoću energije od 500 Wh/kg. U usporedbi, visokokvalitetne litijum-ion baterije obično imaju gustoću energije od 250 - 300 Wh/kg.

Poboljšana bezbednosna karakteristika

Cvrstotoksne baterije uklanjaju izgarive organične rastvarače. Zbog toga, one imaju mnogo bolju termodinamičku stabilnost, čak i u ekstremnim uslovima. Laboratorijske testove stresa su utvrdili da mogu zadržati svoju strukturu do 200°C. S druge strane, litijum-ion baterije nose rizik od termičkog pobega kada temperatura dostigne 150°C. Ova ugrađena bezbednosna funkcija čini cvrstotoksne baterije vrlo pogodne za primene gde je sprečavanje neuspeha izuzetno važno, kao što su medicinska umetanja i aerokosmički sistemi.

Brzina punjenja i životni vek ciklusa

Neke napredne prototipe baterija sa čvrstim elektrolitom mogu postići 80% svoje kapaciteta punjenja za manje od 15 minuta. I ne imaju problema s litijumskim plasiranjem koje može štetiti tradicionalnim litijumskim baterijama. Čvrsti elektrolitski sučelje (SEI) u baterijama sa čvrstom fazonom je vrlo stabilno. Može proći preko 5.000 ciklusa punjenja i održati preko 90% svoje kapaciteta. Ova dugotrajna trajnost je stvarno važna za sisteme skladištenja energije koji trebaju biti svakodnevno duboko punjeno i otpušteno i očekuje se da traju desetljećima.

Prednosti specifične za primenu

Električna vozila mogu mnogo da steknu od korišćenja čvrstotnih baterija. Koristeći isti prostor za baterijske pakete, mogu povećati svoj polupređak za 30 - 50%. Takođe, smanjen je rizik od vatre. Prenosne medicinske uređaje mogu da rade duže vreme između nabijanja bez kompromisa u štiti standarda sigurnosti. Čvrstotne baterije mogu da izdrže širok raspon temperature, od -40°C do 120°C. Ovo ih čini pouzdanijim za upotrebu u industrijskom opremu koja je izložena ekstremnim okolišnjim uslovima.

Razmatranja o uticaju na životinjsku sredinu

Čvrstotne baterije imaju jednostavniju celijarnu arhitekturu. To znači da ne trebaju toliko kobalta i drugih konfliktnih minerala koji se obično koriste u proizvodnji litijum-ion baterija. Stabilnost čvrstih elektrolita čini proces reciklažiranja sigurnijim i omogućuje više procene stopa oporavka materijala. Proizvođači takođe napreduju u smanjivanju potrošnje energije. Ciljaju na korišćenje 40% manje energije u poređenju sa tradicionalnim metodama proizvodnje litijum baterija.