Преимущества всех твердотельных литиевых батарей

Причина, по которой твердотельные литий-ионные батареи будут привлекать международных гигантов, заключается в том, что они, как ожидается, решат две основные проблемы"" которые в настоящее время преследуют промышленность аккумуляторных батарей - потенциальные угрозы безопасности и низкая плотность энергии. Преимущества всех твердотельных литиевых батарей перед жидкими литий-ионными батареями:

(1) Полностью твердотельный литий-литиевый аккумулятор обладает высокими характеристиками безопасности.

Поскольку жидкий электролит содержит легковоспламеняющиеся органические растворители, резкое повышение температуры при возникновении внутреннего короткого замыкания может легко вызвать возгорание или даже взрыв. Необходимо установить конструкцию предохранительного устройства, которое противостоит повышению температуры и короткому замыканию. Это увеличит стоимость, но все равно не решит проблему безопасности полностью. . Tesla, которая претендует на звание лучшей BMS в мире, только в этом году вызвала серьезные пожары в двух ModelS в Китае. Многие неорганические твердые электролиты негорючие, некоррозионные, нелетучие и не имеют проблем с утечкой. Ожидается, что они также преодолеют явление дендритов лития. Следовательно, ожидается, что все твердотельные литиевые вторичные батареи на основе неорганических твердых электролитов будут иметь высокие характеристики безопасности. Полимерные твердые электролиты по-прежнему имеют определенную опасность возгорания, но по сравнению с батареями с жидким электролитом, содержащими горючие растворители, их безопасность значительно улучшена.

(2) Все твердотельные литиевые батареи имеют высокую плотность энергии

В настоящее время плотность энергии литий-ионных аккумуляторных элементов, используемых на рынке, составляет примерно до 260 Втч / кг, а плотность энергии разрабатываемых литий-ионных аккумуляторов может достигать 300–320 Втч / кг. Для полностью твердотельных литиевых батарей, если металлический литий используется в качестве отрицательного электрода, ожидается, что плотность энергии батареи достигнет 300-400 Втч / кг или даже выше.

Следует отметить, что, поскольку плотность твердого электролита выше, чем плотность жидкого электролита, для одной и той же системы материалов положительного и отрицательного электродов плотность энергии жидкого электролита значительно выше, чем у всех твердотельных литиевых батарей. Причина, по которой полностью твердотельная литиевая вторичная батарея имеет высокую плотность энергии, заключается в том, что в отрицательном электроде могут использоваться металлические литиевые материалы.

(3) Длительный срок службы всех твердотельных литиевых батарей

Ожидается, что твердый электролит позволит избежать проблемы непрерывного образования и роста межфазной пленки твердого электролита и дендритов лития, пронизывающих сепаратор во время процесса зарядки и разрядки жидкого электролита, и может значительно улучшить характеристики цикла и срок службы металлитиевых батарей. . Сообщалось, что тонкопленочные полностью твердотельные металлические литиевые батареи можно использовать более 45 000 раз, но нет сообщений о длительном сроке службы литий-металлических батарей большой емкости. Основная причина заключается в том, что циклические характеристики литий-металлических электродов с большой площадью поверхности (GG gt; 3 мАч / см2) все еще остаются низкими. Бедных.

(4) Широкий диапазон рабочих температур для всех твердотельных литий-литиевых батарей

Если в полностью твердотельных литиевых батареях используются неорганические твердые электролиты, ожидается, что максимальная рабочая температура будет увеличена до 300 ° C? или даже выше. В настоящее время необходимо улучшить низкотемпературные характеристики твердотельных литиевых батарей большой емкости. Конкретный диапазон рабочих температур аккумулятора в основном связан с высокотемпературными и низкотемпературными характеристиками электролита и межфазным сопротивлением.

(5) Широкое электрохимическое окно для всех твердотельных литий-ионных батарей

Окно электрохимической стабильности полностью твердотельной литиевой батареи велико, возможно, достигая 5 В, что подходит для материалов высоковольтных электродов и способствует дальнейшему увеличению плотности энергии. В настоящее время тонкопленочные литиевые батареи на основе нитрида фосфата лития могут работать при 4,8 В.

(6) Все твердотельные литий-литиевые батареи обладают преимуществами гибкости.

Полностью твердотельные литиевые батареи можно превратить в тонкопленочные батареи и гибкие батареи, которые в будущем можно будет использовать в интеллектуальных носимых и имплантируемых медицинских устройствах. По сравнению с гибкими литиевыми батареями с жидким электролитом упаковка проще и безопаснее.

(7) Удобное восстановление всей твердотельной литиевой батареи

Вообще говоря, существует два метода утилизации аккумуляторов: один - мокрый, а другой - сухой. Влажный метод заключается в удалении токсичного и вредного жидкого ядра, а сухой метод заключается в извлечении эффективных ингредиентов, таких как дробление. Преимущество твердотельной литиевой батареи заключается в том, что в ней нет жидкости, поэтому теоретически не должно быть отработанной жидкости, и с ней относительно просто обращаться.