Jak se baterie v pevném stavu porovnávají s lithium -iontovými bateriemi z hlediska bezpečnosti?

Už jste se někdy obávali o přehřátí vašeho telefonu nebo dokonce explodovali při jeho nabíjení? Už jste se někdy cítili znepokojeni bezpečností baterií poté, co viděli zprávy o zpravodajských zprávách, které zapálily kvůli problémům s baterií? Mezi různými dostupnými typy baterií,Baterie s pevným stavem a lithium iontové bateriejsou často porovnány. Který z nich je bezpečnější?

K prozkoumání této otázky musíme začít základními komponenty baterií.

1. Elektrolyt: První obranná linie pro bezpečnost

Lithium-iontové baterie obvykle používají organické kapalné elektrolyty, které mají určitý stupeň hořlavosti. Když je baterie vystavena mechanickému dopadu, přebíjení nebo vysokým teplotám, může dojít k vnitřním zkratům, což způsobuje rychlý nárůst teploty. Kapalný elektrolyt může rozkládat a uvolňovat hořlavé plyny, což vede ke spalování nebo dokonce explozi, z nichž mnohé souvisí s nestabilitou kapalného elektrolytu.

Naproti tomu polotřídná baterie Používejte pevné elektrolyty, jako je keramika nebo polymery, které vykazují vynikající chemickou stabilitu a nehostitelnost. I za extrémních podmínek je nepravděpodobné, že by pevné elektrolyty rozložily nebo netěsly, což výrazně snížilo riziko požáru nebo exploze. Pevné elektrolyty sulfidu mají bod zapalování přesahující 500 ° C, zatímco oxidové elektrolyty zůstávají stabilní i při 800 ° C.

Strukturálně jsou elektrody v lithium -iontových bateriích úzce rozmístěny, takže jsou náchylné k růstu dendritu. Dendrity jsou krystaly podobné stromu tvořené nerovnoměrným ukládáním lithiových iontů na povrchu elektrody během nabíjení a vybíjení. 

Mohou proniknout separátor a způsobit vnitřní zkratky a bezpečnostní incidenty. Naproti tomu pevné elektrolyty v pevných bateriích mají vysokou mechanickou pevnost, účinně potlačují růst a penetraci dendritu, což dále zvyšuje bezpečnost baterií.

2. soutěž o přežití v extrémním prostředí

Při -20 ° C se kapalný elektrolyt v lithium -iontových bateriích stává viskózní, což způsobuje ostrý pokles účinnosti ionty vodivosti. To nejen snižuje výdrž baterie, ale může také zhoršit růst dendritu v důsledku nerovnoměrného nabíjení a vypouštění. Naproti tomuBaterie s pevným státemPoužití sulfidových elektrolytů může udržovat více než 70% své kapacity při -40 ° C a rychlost růstu dendritu při nízkých teplotách je pouze jedna pětina u lithium-iontových baterií.

Mezera se stává ještě výraznější v prostředí s vysokou teplotou. Když okolní teplota dosáhne 45 ° C, lithium-iontové baterie vyžadují chladicí systém k udržení bezpečnosti, zatímco baterie v pevném stavu, po 500 cyklech s nepřetržitým nabíjení a vypouštění při 60 ° C, vykazují pouze 3% zvýšení degradace kapacity ve srovnání s podmínkami pokojové teploty.

3. Vyvážení bezpečnosti v procesu komercializace

Baterie v pevném stavu však v současné době čelí některým výzvám.

Například jejich výrobní náklady jsou relativně vysoké a výrobní proces je složitější, což do jisté míry omezuje jejich rozsáhlé aplikace. Na druhé straně lithium-iontové baterie prošly roky rozvoje, s relativně vyspělou technologií a nižšími náklady, což je dominantní na trhu.

Přestože baterie v pevném stavu teoreticky nabízejí vynikající bezpečnost, v této fázi musí stále řešit praktické výzvy.

Problém impedance rozhraní baterií pro všechny pevné stav nebyl dosud plně vyřešen a někteří výrobci přijali „„polotřídaný stav„Přechodný roztok - Znovujiž uvedené množství kapalného elektrolytu pro zvýšení vodivosti.

Výběr baterie je v podstatě výběr filozofie bezpečnosti: lithium-iontové baterie jsou jako přesné švýcarské armádní nože a dosahují kontrolovatelné bezpečnosti prostřednictvím složitých ochranných opatření; Baterie s pevným státem jsou jako pevná skála, ze své podstaty stabilní a odolná vůči rizikům.

Celkově, z hlediska bezpečnosti, pevný state Ve skutečnosti má výhodu oproti lithium-iontovým bateriím kvůli charakteristikám jejich elektrolytů v pevném stavu a vynikajícím strukturálním designem. Jak technologie neustále postupuje, očekává se, že náklady na pevné baterie se postupně snižují a nakonec mohou nahradit lithium-iontové baterie ve více aplikacích a poskytovat bezpečnější energetické řešení pro naše životy.  

Chcete -li se dozvědět více o pevný state nebo prozkoumat možnosti pro vaše konkrétní potřeby? Náš tým v Zye je tu, aby pomohl.

Specializujeme se na špičkové technologie baterií a můžeme poskytnout odborné pokyny pro výběr správného řešení pro vaši aplikaci.

Neváhejte nás oslovit coco@zyepower.com pro více informací nebo pro diskusi o vašich požadavcích. Pojďme pohánět budoucnost společně!