Ako sa v porovnaní s lítium -iónovými batériami z hľadiska bezpečnosti porovnávajú batérie v pevnom stave?

Už ste sa niekedy obávali, že sa váš telefón prehrieva alebo dokonca vybuchnete pri jeho nabíjaní? Už ste sa niekedy cítili znepokojení bezpečnosťou batérie po tom, čo ste videli správy o tom, že bez dononov, ktorí zachytávajú paľbu v dôsledku problémov s batériou? Medzi rôzne typy dostupných batérií,batérie v pevnom stave a lítium -iónové batériesa často porovnávajú. Ktorý z nich je bezpečnejší?

Aby sme preskúmali túto otázku, musíme začať s základnými komponentmi batérií.

1. Elektrolyt: Prvá obranná línia pre bezpečnosť

Lítium-iónové batérie zvyčajne používajú organické kvapalinové elektrolyty, ktoré majú určitý stupeň horľavosti. Ak je batéria vystavená mechanickému nárazu, nadmernému nabíjaniu alebo vysokým teplotám, môžu sa vyskytnúť vnútorné skraty, čo spôsobí rýchle zvýšenie teploty. Kvapalný elektrolyt sa môže rozkladať a uvoľňovať horiace plyny, čo vedie k spaľovaniu alebo dokonca výbuchu, z ktorých mnohé súvisia s nestabilitou kvapalného elektrolytu.

Naopak, polotuhá bradavica Používajte tuhé elektrolyty, ako sú keramika alebo polyméry, ktoré vykazujú vynikajúcu chemickú stabilitu a nenaláhavosť. Dokonca aj za extrémnych podmienok je nepravdepodobné, že tuhé elektrolyty sa nerozložia alebo netestujú, čo výrazne znižuje riziko požiaru alebo výbuchu. Sulfidové tuhé elektrolyty majú bod zapaľovania presahujúci 500 ° C, zatiaľ čo oxidové elektrolyty zostávajú stabilné dokonca aj pri 800 ° C.

Štruktúrne sú elektródy v lítium -iónových batériách úzko rozmiestnené, vďaka čomu sú náchylné k rastu dendritu. Dendrity sú stromové kryštály tvorené nerovnomerným depozíciou lítium iónov na povrchu elektród počas nabíjania a vybíjania. 

Môžu prepichnúť oddeľovač, čo spôsobuje vnútorné skraty a bezpečnostné incidenty. Naopak, tuhé elektrolyty v batériách v tuhom stave majú vysokú mechanickú pevnosť, čo účinne potláča rast a penetráciu dendritu, čím sa ďalej zvyšuje bezpečnosť batérie.

2. Konkurencia prežitia v extrémnych prostrediach

Pri -20 ° C sa tekutý elektrolyt v lítium -iónových batériách stáva viskóznym, čo spôsobuje prudký pokles účinnosti iónovej vodivosti. To nielen znižuje výdrž batérie, ale môže tiež zhoršiť rast dendritu v dôsledku nerovnomerného nabíjania a vypúšťania. Naopak,batériePoužitie sulfidových elektrolytov si môžu udržiavať viac ako 70% svojej kapacity pri -40 ° C a rýchlosť rastu dendritu pri nízkych teplotách je iba jedna pätina lítium-iónových batérií.

Priepasť sa stáva ešte výraznejšou vo vysokoteplotných prostrediach. Keď teplota okolia dosiahne 45 ° C, lítium-iónové batérie vyžadujú chladiaci systém, aby sa udržala bezpečnosť, zatiaľ čo batérie v pevnom stave, po 500 cykloch nepretržitého nabíjania a vypúšťania pri 60 ° C vykazujú iba 3% zvýšenie degradácie kapacity v porovnaní s podmienkami teploty miestnosti.

3. Vyváženie bezpečnosti v procese komercializácie

Solid State batérie však v súčasnosti čelia niektorým výzvam.

Napríklad ich výrobné náklady sú relatívne vysoké a výrobný proces je zložitejší, čo do istej miery obmedzuje ich rozsiahlu aplikáciu. Lítium-iónové batérie na druhej strane prešli rokmi vývoja, s relatívne vyspelými technológiami a nižšími nákladmi, čo ich robí dominantnými na trhu.

Aj keď batérie v pevnom stave teoreticky ponúkajú vynikajúcu bezpečnosť, v tejto fáze stále potrebujú riešiť praktické výzvy.

Otázka impedancie rozhrania celkových štátnych batérií ešte nebola úplne vyriešená a niektorí výrobcovia prijali “polotuhý štát”Prechodný roztok - zvyšovanie malého množstva kvapalného elektrolytu na zvýšenie vodivosti.

Výber batérie je v podstate výber bezpečnostnej filozofie: lítium-iónové batérie sú ako presné nože švajčiarska armáda, čo dosahuje kontrolovateľnú bezpečnosť prostredníctvom zložitých ochranných opatrení; Batérie v pevnom stave sú ako pevná hornina, prirodzene stabilná a odolná voči rizikám.

Celkovo, pokiaľ ide o bezpečnosť, tuháčka V skutočnosti má výhodu oproti lítium-iónovým batériám v dôsledku charakteristík ich elektrolytov v tuhom stave a vynikajúceho konštrukčného dizajnu. Keďže technológia pokračuje v rozvíjaní, očakáva sa, že náklady na batérie v pevnom stave sa postupne znižujú a môžu nakoniec nahradiť lítium-iónové batérie vo viacerých aplikáciách, čím poskytujú bezpečnejšie energetické riešenia pre náš život.  

Dozvedieť sa viac o tuháčka Alebo preskúmajte možnosti pre svoje konkrétne potreby? Náš tím v Zye je tu, aby pomohol.

Špecializujeme sa na špičkové technológie batérií a môžeme poskytnúť odborné usmernenie pri výbere správneho riešenia pre vašu aplikáciu.

Neváhajte a oslovte nás coco@zypower.com Viac informácií alebo prediskutovanie vašich požiadaviek. Poďme spolu s budúcnosťou!