Литий-ионный твердотельный аккумулятор

Литий-ионные батареи стали глотком свежего воздуха в отрасли. Они заменили свинцово-кислотные батареи, которые когда-то использовались в различных устройствах и приложениях. По сравнению с другими вариантами литий-ионные батареи намного безопаснее и эффективнее. У них увеличенная емкость и плотность батареи.

Несмотря на то, что литий-ионные аккумуляторы обладают рядом преимуществ и стали лучшим вариантом перезаряжаемых элементов для различных гаджетов и телефонов, для аккумулятора существуют определенные ограничения. Известно, что литий-ионные батареи имеют ограниченный срок службы и удельную мощность.

Хотя многие могли подумать, что инновации прекратятся с изобретением литий-ионных батарей, этого не произошло. Исследователям удалось усовершенствовать литий-ионные батареи, создав твердотельные литий-ионные батареи.

Определение твердотельной литий-ионной батареи

В твердотельной литий-ионной батарее используются твердые электроды, а также твердый электролит. Это сильно отличается от обычных литий-ионных аккумуляторов, в которых используются жидкие электролиты. Одна из проблем использования твердого электролита - стабильность.

Недавно было проведено исследование, в результате которого был найден метод стабилизации твердого электролита в металлическом литии. Он использовал нитрид бора с нанопокрытием для создания аккумуляторов с зарядной емкостью, в десять раз превышающей емкость литий-ионных аккумуляторов на графитовой основе. Кроме того, используемый электролит изготовлен из керамики. Этот электролит негорючий, в отличие от жидкого электролита. Это дополнительно помогает снизить проблемы с безопасностью.

Используемый материал

В большинстве случаев химический состав твердотельного элемента аналогичен химическому составу элемента с жидким электролитом. Материал, используемый в аноде, включает титанаты, углерод, литиевые сплавы и / или металлический литий. Для катодов могут использоваться различные материалы. Сюда входят оксиды на основе лития, оксид ванадия, фосфат и другие микроструктурные материалы. Электролит может иметь проводящие соли, такие как [LiCF3SO2) 2N] (LiTFSI). При использовании керамических электролитов возможными вариантами являются LiPON, Li2S-P2S5 и Li10GeP2S12.

Плотность энергии твердотельной литий-ионной батареи

Твердотельные литий-ионные аккумуляторы отличаются высокой плотностью энергии. В настоящее время литий-ионные аккумуляторы, выпускаемые в твердом состоянии, имеют небольшие размеры. Наивысшая плотность, которой удалось достичь твердотельным аккумуляторам, составляет более 1000 Втч. Более 20 компаний по всему миру смогли произвести батареи с такой высокой плотностью энергии. Это также включает БОЛЬШУЮ мощность.

Используются полимерные электролиты, в основном ПЭО с проводящими солями, такие как [LiCF3SO2) 2N] (LiTFSI). В качестве керамических электролитов возможны особенно LiPON, Li10GeP2S12 или Li2S-P2S5.

Применение твердотельных литий-ионных аккумуляторов

Применение твердотельных литий-ионных аккумуляторов такое же, как и для жидко-ионных аккумуляторов. Некоторые из популярных применений включают следующее:

Смартфоны

Смартфоны требуют небольших перезаряжаемых батарей. Именно это предлагают литий-ионные аккумуляторы. Однако, в то время как ранее такие батареи имели ограниченный срок службы и, следовательно, требовали замены, твердотельные батареи обладают большей долговечностью и большей энергоемкостью.

Резервное копирование питания

По сравнению с обычными генераторами, ИБП и оборудование для аварийного резервного питания, как правило, намного удобнее, поскольку они обеспечивают мгновенное питание в случае отключения электроэнергии. Это оборудование используется в компьютерах, медицинской технике, а также в коммуникационных технологиях. В них можно использовать твердотельный литий-ионный аккумулятор.

Морские моторы

Знаете ли вы, что на лодках также есть перезаряжаемые двигатели? Прошли те времена, когда морские лодки нужно было управлять вручную. Теперь двигатели оснащены перезаряжаемыми батареями, которые приводят в действие моторы лодок. Традиционно в таких моторах использовались свинцово-кислотные аккумуляторы. Вскоре их заменили литий-ионные батареи из-за более высокой предлагаемой энергоемкости. Теперь твердотельные литий-ионные батареи могут еще больше повысить производительность судовых двигателей.

Хранение солнечной энергии

Солнечная энергия становится все более популярной. Поскольку все больше и больше людей осознают негативные последствия использования ископаемого топлива для производства энергии в домах, использование солнечной энергии растет. Солнечные панели также требуют перезаряжаемых батарей. А литий-ионные батареи идеально подходят для хранения солнечной энергии, потому что такие батареи заряжаются очень быстро. И это позволяет максимально увеличить дневное хранение солнечной энергии.

Система охранной сигнализации и оборудование для наблюдения

Было время, когда наличие электричества имело решающее значение для обеспечения безопасности домов. Однако это уже не так. Будь то мониторинг удаленных периметров, рабочих площадок или парка транспортных средств, современные системы наблюдения и сигнализации оборудованы для всего этого. И такие системы дистанционного мониторинга используют перезаряжаемые литий-ионные батареи. Это связано с тем, что эти батареи имеют небольшой размер, длительный срок службы и минимальный саморазряд. Эти преимущества также обеспечивают твердотельные литий-ионные батареи. И некоторые из этих преимуществ еще больше усиливаются благодаря его прочной конструкции.

Мобильное оборудование

Твердотельные литий-ионные батареи могут помочь в питании мобильного оборудования. Электрическая инвалидная коляска, бытовые приборы, лестничные подъемники и другое подобное электронное оборудование требуют аккумуляторных батарей. Свинцово-кислотные или обычные литий-ионные аккумуляторы не подходят для такого оборудования, поскольку они требуют очень быстрой зарядки и длительного срока службы.

Портативные блоки питания

Блоки питания теперь необходимы для смартфонов. В конце концов, они помогают сократить время простоя ваших устройств. Учитывая, что люди больше не могут жить без своих смартфонов и аналогичных устройств, портативные блоки питания как никогда важны.

Переносные блоки питания также нуждаются в питании. И они делают это с помощью аккумуляторных батарей. В этом случае могут пригодиться твердотельные литий-ионные аккумуляторы. Опять же, быстрая зарядка является обязательным условием для блоков питания, которые могут эффективно обеспечиваться литий-ионными элементами.

Заключение

Литий-ионные батареи произвели революцию в работе современного оборудования. Твердотельные батареи - отличное изобретение, которое может еще больше повысить эффективность различных устройств. Хотя батареи также имеют определенные недостатки, когда дело доходит до безопасности, плотности энергии и общей производительности, твердотельные литий-ионные батареи - это намек в правильном направлении.

Вы можете даже не осознавать этого, но литий-ионные батареи уже являются важной частью жизни. Даже если это не так, пора переключиться. Обычные свинцово-кислотные батареи больше не могут служить современным потребностям. Переключитесь на литий-ионные батареи и ощутите различные преимущества, связанные с этим.