Kako se baterije v trdnem stanju primerjajo z litij -ionskimi baterijami glede na varnost?

Ste že kdaj skrbeli, da se vaš telefon pregreje ali celo eksplodira, medtem ko ga polnite? Ste se kdaj počutili zaskrbljeno zaradi varnosti baterije, potem ko ste videli novice o poročilih o dronih, ki so se zaradi težav z baterijo lotili ogenj? Med različnimi vrstami, ki so na voljo,Baterije v trdnih stanju in litijeve ionske baterijese pogosto primerjajo. Kateri je varnejši?

Za raziskovanje tega vprašanja moramo začeti z jedrnimi komponentami baterij.

1. elektrolit: prva obrambna linija za varnost

Litij-ionske baterije običajno uporabljajo organske tekoče elektrolite, ki imajo določeno stopnjo vnetljivosti. Kadar je baterija podvržena mehanskemu udarcu, prekomernemu polnjenju ali visokim temperaturam, se lahko pojavijo notranji kratki stik, kar povzroči hiter dvig temperature. Tekoči elektrolit lahko razgradi in sprosti vnetljive pline, kar vodi do zgorevanja ali celo eksplozij, od katerih so številne povezane z nestabilnostjo tekočega elektrolita.

V nasprotju s tem pol-trdna država Uporabite trdne elektrolite, kot so keramika ali polimeri, ki imajo odlično kemično stabilnost in neplavljivost. Tudi v ekstremnih pogojih trdni elektroliti verjetno ne bodo razpadli ali puščali, kar bi znatno zmanjšalo tveganje za požar ali eksplozijo. Sulfidni trdni elektroliti imajo točko vžiga, ki presega 500 ° C, oksidni elektroliti pa ostanejo stabilni tudi pri 800 ° C.

Strukturno so elektrode v litijevih ionskih baterijah tesno razporejene, zaradi česar so nagnjene k rasti dendrita. Dendriti so drevesni kristali, ki jih tvori neenakomerno odlaganje litijevih ionov na površini elektrode med polnjenjem in izpustom. 

Lahko prebodejo separator, kar povzroči notranje kratke tokokroge in varnostne incidente. V nasprotju s tem imajo trdni elektroliti v trdnih baterijah visoko mehansko trdnost, kar učinkovito zavira rast in penetracijo dendrita, kar še poveča varnost baterije.

2. Konkurenca preživetja v ekstremnih okoljih

Pri -20 ° C postane tekoči elektrolit v litij -ionskih baterijah viskozen, kar povzroči močan padec učinkovitosti prevodnosti ionov. To ne samo zmanjšuje življenjsko dobo baterije, ampak lahko tudi poslabša rast dendrita zaradi neenakomernega polnjenja in odvajanja. V nasprotju s temTrdno stanje baterijUporaba sulfidnih elektrolitov lahko ohrani več kot 70% svoje zmogljivosti pri -40 ° C, stopnja rasti dendrita pri nizkih temperaturah pa je le ena petina od litij-ionskih baterij.

Razkorak postane še bolj izrazit v visokotemperaturnih okoljih. Ko temperatura okolice doseže 45 ° C, litij-ionske baterije potrebujejo hladilni sistem za vzdrževanje varnosti, medtem ko v trdnih baterijah po 500 ciklih neprekinjenega polnjenja in odvajanja pri 60 ° C kažejo le 3-odstotno povečanje razgradnje zmogljivosti v primerjavi s pogoji sobne temperature.

3. Uravnoteženje varnosti v procesu komercializacije

Vendar se trdne države baterije trenutno soočajo z nekaterimi izzivi.

Na primer, njihovi proizvodni stroški so razmeroma visoki, proizvodni postopek pa je bolj zapleten, kar do neke mere omejuje njihovo obsežno uporabo. Litij-ionske baterije so na drugi strani doživele leta razvoja z relativno zrelo tehnologijo in nižjimi stroški, zaradi česar so prevladujoče na trgu.

Čeprav baterije v trdnih stanju teoretično nudijo vrhunsko varnost, se morajo na tej stopnji še vedno spoprijeti s praktičnimi izzivi.

Vprašanje impedance vmesnika v vseh trdnih baterijah še ni v celoti rešeno, nekateri proizvajalci pa so sprejeli "poltrdno stanje"Prehodna raztopina - recificiranje majhne količine tekočega elektrolita za povečanje prevodnosti.

Izbira baterije je v bistvu izbira varnostne filozofije: litij-ionske baterije so podobne natančnosti švicarske vojaške nože, ki dosegajo nadzorovano varnost s kompleksnimi zaščitnimi ukrepi; Trdne baterije so kot trdna skala, sama po sebi stabilna in odporna na tveganja.

Na splošno glede na varnost Trdna država Dejansko ima prednost pred litij-ionskimi baterijami zaradi značilnosti njihovih elektrolitov v trdnem stanju in vrhunske strukturne zasnove. Ker tehnologija še naprej napreduje, naj bi se stroški baterij v trdnih stanju postopoma znižali in sčasoma lahko nadomestijo litij-ionske baterije v več aplikacijah, kar zagotavlja varnejše energetske rešitve za naše življenje.  

Če želite izvedeti več o tem Trdna država Ali raziskujete možnosti za vaše posebne potrebe? Naša ekipa v Zyeju je tu, da pomaga.

Specializirani smo za vrhunske baterijske tehnologije in lahko zagotovimo strokovno smernice o izbiri prave rešitve za vašo aplikacijo.

Ne oklevajte in se obrnite na nas coco@zyepower.com Za več informacij ali za razpravo o vaših zahtevah. Popravimo prihodnost skupaj!