Каковы возможные преимущества твердотельных литиевых вторичных батарей?

Цельнотвердые литиевые вторичные батареи привлекли внимание международных гигантов, потому что, как ожидается, они решат две «проблемы», которые в настоящее время преследуют промышленность аккумуляторных батарей: угрозы безопасности и низкая плотность энергии. Преимущества твердотельных литиевых батарей по сравнению с жидкими ионно-литиевыми батареями:

(1) Высокая безопасность

Поскольку жидкий электролит содержит легковоспламеняющиеся органические растворители, резкое повышение температуры в случае внутреннего короткого замыкания может легко вызвать возгорание или даже взрыв. Необходимо установить конструкцию предохранительных устройств, устойчивых к повышению температуры и предотвращающих короткое замыкание. Это приведет к увеличению затрат, но все же не сможет полностью решить проблему безопасности. Tesla, известная как BMS, является лучшей в мире. Только в этом году на двух ModelS произошел серьезный пожар.

Многие неорганические твердые электролиты негорючие, некоррозионные, нелетучие и не имеют проблем с утечкой. Также ожидается, что они преодолеют феномен дендритов лития. Поэтому ожидается, что твердотельные литиевые вторичные батареи на основе неорганических твердых электролитов будут иметь высокие характеристики безопасности.

Полимерные твердые электролиты по-прежнему имеют определенные риски возгорания, но по сравнению с батареями с жидким электролитом, содержащими легковоспламеняющиеся растворители, безопасность также значительно улучшена.

(2) Высокая плотность энергии

В настоящее время плотность энергии ядра литий-ионных аккумуляторов, используемых на рынке, составляет около 260 Втч / кг, а плотность энергии разрабатываемых литий-ионных аккумуляторов может достигать 300–320 Втч / кг. Для полностью твердотельных литиевых батарей, если в отрицательном электроде используется металлический литий, ожидается, что плотность энергии батареи достигнет 300-400 Втч / кг или даже выше.

Следует отметить, что, поскольку плотность твердых электролитов выше, чем плотность жидких электролитов, удельная энергия литиевых батарей с жидкими электролитами значительно выше, чем у полностью твердотельных литиевых батарей для той же системы положительных и отрицательных материалов. Причина, по которой цельнотвердые литиевые вторичные батареи имеют высокую плотность энергии, заключается в том, что в отрицательном электроде, вероятно, будут использоваться металлические литиевые материалы.

(3) Длительный срок службы

Ожидается, что твердые электролиты позволят избежать проблемы непрерывного образования и роста межфазных мембран с твердым электролитом во время зарядки и разрядки жидких электролитов, а также проблемы литиевой дендритной диафрагмы, которая может значительно улучшить циркуляцию и срок службы металлических литиевых батарей.

Сообщается, что тонкопленочные цельнотвердые литий-металлические батареи могут циклически повторяться 45000 раз, но в настоящее время не сообщается, что литий-металлические батареи большой емкости имеют длительный срок службы, в основном современные литий-металлические батареи большой емкости. электрод (& GT; 3 мАч / см2) имеет плохую циклическую производительность.

(4) Широкий диапазон рабочих температур

Если все твердые литиевые батареи используют неорганические твердые электролиты, максимальная рабочая температура, как ожидается, увеличится до 300 ° C или даже выше. В настоящее время необходимо улучшить низкотемпературные характеристики твердотельных литиевых батарей большой емкости. Диапазон рабочих температур конкретных батарей в основном связан с высокотемпературными и низкотемпературными характеристиками электролитов и интерфейсных резисторов.

(5) Ширина электрохимического окна

Ширина окна электрохимической стабильности твердотельной литиевой батареи, вероятно, достигнет 5 В, что подходит для материала электродов Gaodianya и способствует дальнейшему повышению плотности энергии. В настоящее время тонкопленочные литиевые батареи на основе нитрида фосфата лития могут работать при напряжении 4,8 В.

(6) Гибкость

Полностью твердые литиевые батареи можно превратить в тонкопленочные и гибкие батареи, которые в будущем можно будет использовать в интеллектуальном носимом и имплантируемом медицинском оборудовании. По сравнению с гибкими литиевыми батареями с жидким электролитом упаковка проще и безопаснее.

(7) Удобство восстановления

Утилизация аккумуляторов обычно осуществляется двумя способами: мокрым и сухим. Влажный метод заключается в удалении токсичных и вредных жидких ядер внутри, а сухой метод - в удалении эффективных ингредиентов, таких как фрагментация. Преимущество твердотельных литиевых батарей заключается в том, что они не содержат жидкости сами по себе, поэтому теоретически не должно быть жидких отходов, с которыми относительно просто обращаться.

Страница содержит содержимое машинного перевода.