Hoe verhouden de batterijen van vaste toestand zich tot lithiumionbatterijen in termen van veiligheid?

Heb je je ooit zorgen gemaakt dat je telefoon oververhit raakt of zelfs explodeert terwijl je hem oplaadt? Heb je je ooit zorgen gemaakt over de veiligheid van de batterij na het zien van nieuwsberichten van drones die in brand worden gestoken vanwege batterijproblemen? Van de verschillende soorten beschikbare batterijen,Solid -state batterijen en lithium -ionbatterijenworden vaak vergeleken. Welke is veiliger?

Om deze vraag te verkennen, moeten we beginnen met de kerncomponenten van batterijen.

1. Elektrolyt: de eerste verdedigingslinie voor veiligheid

Lithium-ionbatterijen gebruiken typisch organische vloeibare elektrolyten, die een zekere mate van ontvlambaarheid hebben. Wanneer de batterij wordt onderworpen aan mechanische impact, overladen of hoge temperaturen, kunnen interne kort circuits optreden, wat een snelle temperatuurstijging veroorzaakt. De vloeibare elektrolyt kan ontvlambare gassen ontbinden en loslaten, wat leidt tot verbranding of zelfs explosies, waarvan vele gerelateerd zijn aan de instabiliteit van de vloeibare elektrolyt.

Daarentegen, semi-vaste staten-battery Gebruik vaste elektrolyten zoals keramiek of polymeren, die uitstekende chemische stabiliteit en niet-ontvluchtbaarheid vertonen. Zelfs onder extreme omstandigheden is het onwaarschijnlijk dat vaste elektrolyten ontleden of lekken, waardoor het risico op brand of explosie aanzienlijk wordt verminderd. Sulfide vaste elektrolyten hebben een ontstekingspunt van meer dan 500 ° C, terwijl oxide -elektrolyten stabiel blijven, zelfs bij 800 ° C.

Structureel zijn de elektroden in lithiumionbatterijen nauw op elkaar geplaatst, waardoor ze gevoelig zijn voor de groei van dendrite. Dendrieten zijn boomachtige kristallen gevormd door de ongelijke afzetting van lithiumionen op het elektrode-oppervlak tijdens het opladen en ontladen. 

Ze kunnen de scheider doorboren, waardoor interne kort circuits en veiligheidsincidenten veroorzaken. Daarentegen hebben de vaste elektrolyten in vaste statenbatterijen een hoge mechanische sterkte, waardoor dendrietgroei en penetratie effectief worden onderdrukt, waardoor de veiligheid van de batterij verder wordt verbeterd.

2. Overlevingswedstrijd in extreme omgevingen

Bij -20 ° C wordt de vloeibare elektrolyt in lithium -ionbatterijen viskeus, wat een scherpe daling van de iongeleidbaarheidsefficiëntie veroorzaakt. Dit vermindert niet alleen de levensduur van de batterij, maar kan ook de groei van de dendrite verergeren door ongelijk opladen en ontladen. Daarentegen,Solid-state batterijenHet gebruik van sulfide-elektrolyten kan meer dan 70% van hun capaciteit bij -40 ° C handhaven en de dendrietgroeisnelheid bij lage temperaturen is slechts een vijfde van lithium-ionbatterijen.

De kloof wordt nog meer uitgesproken in omgevingen op hoge temperatuur. Wanneer de omgevingstemperatuur 45 ° C bereikt, vereisen lithium-ionbatterijen een koelsysteem om de veiligheid te handhaven, terwijl vaste toestand batterijen, na 500 cycli van continu opladen en ontladen bij 60 ° C, slechts een toename van de capaciteitsafbraak vertonen in vergelijking met kamertemperatuuromstandigheden.

3. Veiligheid in evenwicht in het commercialiseringsproces

Solid State -batterijen staan ​​momenteel echter voor enkele uitdagingen.

Hun productiekosten zijn bijvoorbeeld relatief hoog en het productieproces is complexer, wat tot op zekere hoogte hun grootschalige toepassing beperkt. Lithium-ionbatterijen hebben daarentegen jarenlange ontwikkeling ondergaan, met relatief volwassen technologie en lagere kosten, waardoor ze dominant zijn in de markt.

Hoewel solid-state batterijen theoretisch superieure veiligheid bieden, moeten ze in dit stadium nog steeds praktische uitdagingen aangaan.

Het interface-impedantieprobleem van alle solid-state batterijen is nog niet volledig opgelost, en sommige fabrikanten hebben een "semi-vaste toestand”Overgangsoplossing - het instellen van een kleine hoeveelheid vloeibare elektrolyt om de geleidbaarheid te verbeteren.

Het kiezen van een batterij is in wezen het kiezen van een veiligheidsfilosofie: lithium-ionbatterijen zijn als precisie Zwitserse legermessen, het bereiken van controleerbare veiligheid door complexe beschermende maatregelen; Solid-state batterijen zijn als een solide rots, inherent stabiel en bestand tegen risico's.

Over het algemeen in termen van veiligheid, vaste staten-battery heeft inderdaad een voordeel ten opzichte van lithium-ionbatterijen vanwege de kenmerken van hun solid-state elektrolyten en superieure structureel ontwerp. Naarmate de technologie verder gaat, worden de kosten van vaste statenbatterijen naar verwachting geleidelijk afnemen, en ze kunnen uiteindelijk lithium-ionbatterijen in meer toepassingen vervangen, waardoor veiliger energie-oplossingen voor ons leven worden geboden.  

Voor meer informatie over vaste staten-battery Of verkennen opties voor uw specifieke behoeften? Ons team bij Zye is hier om te helpen.

Wij zijn gespecialiseerd in geavanceerde batterijtechnologieën en kunnen deskundige richtlijnen bieden bij het kiezen van de juiste oplossing voor uw applicatie.

Aarzel niet om contact met ons op te nemen bij coco@zyepower.com Voor meer informatie of om uw vereisten te bespreken. Laten we samen de toekomst van stroom voorzien!