Как батериите с твърдо състояние се сравняват с литиево -йонните батерии по отношение на безопасността?

Притеснявали ли сте се някога да прегрявате телефона ви или дори да избухнете, докато го зареждате? Случвало ли ви се е да се чувствате загрижени за безопасността на батерията, след като сте виждали новинарски съобщения за дронове, които се запалват поради проблеми с батерията? Сред различните видове налични батерии,Батерии с твърди държави и литиево -йонни батериичесто се сравняват. Кой е по -безопасен?

За да проучим този въпрос, трябва да започнем с основните компоненти на батериите.

1. Електролит: Първата линия на отбрана за безопасност

Литиево-йонните батерии обикновено използват органични течни електролити, които имат известна степен на запалимост. Когато батерията е подложена на механично въздействие, презареждане или високи температури, могат да се появят вътрешни късо съединение, което води до бързо повишаване на температурата. Течният електролит може да се разложи и освободи запалими газове, което води до горене или дори експлозии, много от които са свързани с нестабилността на течния електролит.

За разлика от това, Полу-твърда държава-батерия Използвайте твърди електролити като керамика или полимери, които проявяват отлична химическа стабилност и неуважение. Дори при екстремни условия, твърдите електролити е малко вероятно да се разлагат или изтичат, като значително намаляват риска от пожар или експлозия. Сулфидните твърди електролити имат точка на запалване над 500 ° С, докато оксидните електролити остават стабилни дори при 800 ° С.

Структурно, електродите в литиево -йонните батерии са отблизо разположени, което ги прави склонни към растеж на дендрит. Дендритите са дървесни кристали, образувани от неравномерното отлагане на литиеви йони върху повърхността на електрода по време на зареждане и изхвърляне. 

Те могат да пробият сепаратора, причинявайки вътрешни късо съединение и инциденти за безопасност. За разлика от това, твърдите електролити в батерии с твърдо състояние имат висока механична якост, ефективно потискат растежа и проникването на дендрит, като допълнително повишават безопасността на батерията.

2. Конкуренция за оцеляване в екстремни среди

При -20 ° C течният електролит в литиево -йонните батерии става вискозен, причинявайки рязък спад на ефективността на йонната проводимост. Това не само намалява живота на батерията, но може също да изостри растежа на дендрит поради неравномерното зареждане и изхвърляне. За разлика от това,Батерии с твърдо състояниеИзползването на сулфидни електролити може да поддържа над 70% от капацитета си при -40 ° C, а темпът на растеж на дендрит при ниски температури е само една пета от литиево-йонните батерии.

Пропастта става още по-изразена във високотемпературни среди. Когато температурата на околната среда достигне 45 ° C, литиево-йонните батерии изискват охлаждаща система за поддържане на безопасността, докато твърдото батерии, след 500 цикъла на непрекъснато зареждане и изхвърляне при 60 ° C, проявяват само 3% увеличение на разграждането на капацитета в сравнение с условията на стайна температура.

3. Балансиране на безопасността в процеса на комерсиализация

Въпреки това, в момента твърдите държавни батерии са изправени пред някои предизвикателства.

Например, техните производствени разходи са сравнително високи и производственият процес е по-сложен, което до известна степен ограничава тяхното мащабно приложение. Литиево-йонните батерии, от друга страна, са преминали години на развитие, със сравнително зрели технологии и по-ниски разходи, което ги прави доминиращи на пазара.

Въпреки че твърдото батерии теоретично предлагат превъзходна безопасност, те все още трябва да се справят с практическите предизвикателства на този етап.

Проблемът с импеданса на интерфейса на батериите със стабилни състояния все още не е напълно разрешен и някои производители са приели A “Полупосочен състояние”Преходен разтвор - Намаляване на малко количество течен електролит за повишаване на проводимостта.

Изборът на батерия по същество избира философия за безопасност: литиево-йонните батерии са като прецизни швейцарски армейски ножове, постигайки контролируема безопасност чрез сложни защитни мерки; Батериите с твърдо състояние са като плътна скала, по своята същност стабилна и устойчива на рискове.

Като цяло по отношение на безопасността, твърдо състояние-батерия Всъщност има предимство пред литиево-йонните батерии поради характеристиките на техните твърди електролити и превъзходен структурен дизайн. Тъй като технологията продължава да напредва, се очаква цената на батериите с твърдо състояние да намалява постепенно и в крайна сметка те могат да заменят литиево-йонните батерии в повече приложения, осигурявайки по-безопасни енергийни решения за нашия живот.  

За да научите повече за твърдо състояние-батерия Или да проучите опциите за вашите специфични нужди? Екипът ни в Zye е тук, за да помогне.

Ние сме специализирани в авангардни технологии за батерии и можем да предоставим експертни насоки за избора на правилното решение за вашето приложение.

Не се колебайте да се свържете с нас в coco@zyepower.com За повече информация или за обсъждане на вашите изисквания. Нека да захранваме бъдещето заедно!