Az 1991-es forgalomba hozatal óta a lítium-ion akkumulátorok világszerte sikeresek. Ez azonban nem rejtheti el a biztonság, a teljesítmény, a forma és a költségek tekintetében fennálló belső korlátaikat.
a legtöbb jelenlegi lítium-ion technológia folyékony elektrolitot alkalmaz, lítium sókkal, például LiPF6, LiBF4 vagy LiClO4 szerves oldószerben. Azonban a szilárd elektrolit interfész, amelyet az elektrolit negatív elektródon történő de-összetétele okoz, korlátozza az effektív vezetőképességet. Ezenkívül a folyékony elektrolitnak drága membránokra van szüksége a katód és az anód elválasztásához, valamint egy át nem eresztő burkolatra a szivárgás elkerülése érdekében. Ezért ezeknek az akkumulátoroknak a mérete és tervezési szabadsága korlátozott. Ezenkívül a folyékony elektrolitoknak biztonsági és egészségügyi problémái vannak, mivel gyúlékony és korrozív folyadékokat használnak. A Samsung Firegate különösen kiemelte azokat a kockázatokat, amelyek még a nagyvállalatok számára is felmerülnek, ha Gyúlékony folyékony elektrolitokat használnak.
a jelenlegi csúcskategóriás lítium-ion akkumulátorok cellaszinten 700 Wh/L feletti energiasűrűséget érhetnek el, az elektromos járművek maximális hatótávolsága körülbelül 500 Km. A továbbfejlesztett magas nikkel-katód anyagok tovább nyomhatják az energiasűrűséget, de az aktív anyagok jellemzői küszöböt húzhatnak.
a szilárdtest akkumulátorok játékváltók lehetnek
a szilárdtest elektrolit lehetővé teszi a jobban teljesített anyagok, például a lítium-fém és a nagyfeszültségű katód anyagok integrálását. Megfigyelték azonban, hogy a korai generációs szilárdtest akkumulátorok hasonló típusú aktív elektróda anyagokat tartalmazhatnak, a folyékony elektrolitot szilárdtest elektrolit váltja fel. Ebben az esetben a szilárdtest akkumulátoroknak nincs nyilvánvaló előnye a folyékony alapú lítium-ion akkumulátorokkal szemben az energiasűrűség szempontjából.
ebben az esetben azonban a szilárdtest akkumulátorok továbbra is adnak értékeket. Mivel mind az elektródák, mind az elektrolit szilárd állapotú, a szilárd elektrolit elválasztóként is viselkedik, lehetővé téve a térfogat-és súlycsökkentést bizonyos komponensek (pl. szeparátor és burkolat) eltávolítása miatt. Lehetővé teszik a cellák kompaktabb elrendezését az akkumulátorban. Például a bipoláris elrendezés magasabb feszültséget és kapacitást tesz lehetővé cellaszinten. Az egyszerűsített csatlakozás extra helyet biztosít az akkumulátorban több cellának.
ezenkívül a Gyúlékony folyékony elektrolitok eltávolítása a biztonságosabb, hosszú élettartamú akkumulátorok útja lehet, mivel jobban ellenállnak a hőmérséklet változásainak és a használat során bekövetkezett fizikai károsodásoknak. A szilárdtest akkumulátorok több töltési/kisütési ciklust képesek kezelni a lebomlás előtt, ami hosszabb élettartamot ígér. A jobb biztonság kevesebb biztonsági ellenőrző elektronikát jelent az akkumulátor modulokban / csomagokban.
ezért még a szilárdtest akkumulátorok kezdeti generációi is hasonló vagy még kisebb energiasűrűséggel rendelkezhetnek, mint a hagyományos lítium-ion akkumulátorok, az akkumulátorban rendelkezésre álló energia összehasonlítható vagy akár magasabb is lehet, mint az utóbbi.
a szilárd elektrolitok által biztosított nagyobb elektrokémiai ablakkal nagyfeszültségű katód anyagok használhatók. Ezenkívül a nagy energiasűrűségű lítium-fém anód tovább növelheti az energiasűrűséget 1000 Wh/l felett.
a versengő technológiák megnehezítik a döntést
a különböző szilárdtest-akkumulátor-vállalatokba történő befektetés tükrözi a szilárdtest-akkumulátorok hatalmas potenciálját. A szilárdtest akkumulátor azonban nem csak egyetlen technológián alapul. Ehelyett többféle technológiai megközelítés áll rendelkezésre az iparban. A szilárdtest elektrolitok nagyjából három kategóriába sorolhatók: szerves típusok, szervetlen típusok és kompozitok. A szervetlen kategórián belül a LISICON-szerű, argyrodites, gránát, NASICON-szerű, Perovskite, LiPON, Li-hidrid és Li-halogenid 8 népszerű típusnak tekinthető. A LISICON-szerű és argyroditák a szulfidrendszerhez tartoznak, míg a gránát, a NASICON-szerű, a Perovskit és a LiPON oxidrendszeren alapulnak.
a polimer, oxid és szulfid rendszerek közötti verseny eddig nem tisztázott, és gyakori, hogy az akkumulátorgyártó vállalatok többféle megközelítést próbálnak ki. a polimer rendszerek könnyen feldolgozhatók és a legközelebb állnak a kereskedelmi forgalomba hozatalhoz, míg a viszonylag magas üzemi hőmérséklet, az alacsony anti-oxid potenciál és a rosszabb stabilitás kihívásokat jelez. A szulfid elektrolitok előnyei a magas Ionos vezetőképesség, az alacsony feldolgozási hőmérséklet, a széles elektrokémiai stabilitási ablak stb. Számos funkció vonzóvá teszi őket, sokan a végső lehetőségnek tekintik őket. A gyártás nehézsége és a folyamat során keletkező mérgező melléktermék azonban viszonylag lassúvá teszi a kereskedelmi forgalomba hozatalt. Oxid rendszer stabil és biztonságos, míg a magasabb interfész ellenállás és a magas feldolgozási hőmérséklet mutatnak némi nehézséget általában.
ebben a jelentésben részletes technológiákat vezetnek be, elemeznek és összehasonlítanak. A szilárdtest-akkumulátor technológiák, a játékosok, a piacok, a lehetőségek, a kihívások és még sok más jobb megértése érdekében kérjük, olvassa el az IDTechEx “szilárdtest-és polimer akkumulátorok 2020-2030: technológia, szabadalmak, előrejelzések, játékosok” jelentését, www.IDTechEx.com/SSB vagy az IDTechEx-től elérhető energiatárolási kutatások teljes portfóliójához kérjük, látogasson el www.IDTechEx.com/Research/ES
az IDTechEx kutatási, tanácsadási és Rendezvénytermékein keresztül irányítja stratégiai üzleti döntéseit, segítve Önt abban, hogy profitáljon a feltörekvő technológiákból. For more information on IDTechEx Research and Consultancy, contact or visit www.IDTechEx.com.
Media Contact:
Natalie Moreton
Digital Marketing Manager
+44(0)1223 812300