Since commercialized in 1991, lithium-ion batteries have received a worldwide success. No entanto, isto não pode esconder as suas limitações intrínsecas em termos de segurança, desempenho, factor de forma e custos.
a maioria das tecnologias atuais de iões de lítio empregam eletrólitos líquidos, com sais de lítio como LiPF6, LiBF4 ou LiClO4 em um solvente orgânico. No entanto, a interface eletrolítica sólida, que é causada como resultado da Des-composição do eletrólito no eletrodo negativo, limita a condutância efetiva. Além disso, o eletrólito líquido precisa de membranas caras para separar o cátodo e ânodo, bem como um invólucro impermeável para evitar fugas. Portanto, o tamanho e a liberdade de projeto para essas baterias são limitados. Além disso, os electrólitos líquidos têm problemas de segurança e saúde, uma vez que utilizam líquidos inflamáveis e corrosivos. O Firegate da Samsung destacou particularmente os riscos que mesmo as grandes empresas incorrem quando eletrólitos líquidos inflamáveis são usados.as baterias de iões de lítio podem atingir uma densidade de energia superior a 700 Wh / L a nível celular, com uma gama de condução máxima de cerca de 500 Km para veículos elétricos. Os materiais de elevado níquel-cátodo que estão a ser melhorados podem empurrar ainda mais a densidade de energia, mas as características dos materiais activos podem desenhar um limiar. as baterias de Estado Sólido podem mudar o jogo com eletrólito de Estado Sólido, permitindo a integração de materiais mais bem executados, como Lítio-metal e materiais catódicos de alta tensão. No entanto, tem sido observado que as baterias de estado sólido de geração inicial podem conter tipos similares de materiais eletrodos ativos, com o eletrólito líquido sendo substituído por eletrólito de Estado Sólido. Neste caso, as baterias de estado sólido não têm nenhuma vantagem óbvia sobre as baterias de íon de lítio à base de líquido em termos de densidade de energia. no entanto, as baterias de Estado Sólido ainda fornecem valores neste caso. Como tanto os eletrodos quanto o eletrólito São estado sólido, o eletrólito sólido também se comporta como o separador, permitindo redução de volume e peso devido à eliminação de certos componentes (por exemplo, separador e revestimento). Eles permitem um arranjo mais compacto de células na bateria. Por exemplo, o arranjo bipolar permite uma maior tensão e capacidade a nível celular. A conexão simplificada oferece espaço extra no pacote de baterias para mais células.além disso, a remoção de eletrólitos líquidos inflamáveis pode ser uma via para baterias mais seguras e de longa duração, uma vez que são mais resistentes a mudanças de temperatura e danos físicos ocorreram durante o uso. Baterias de Estado Sólido podem lidar com mais ciclos de carga/descarga antes da degradação, prometendo uma vida mais longa. Melhor segurança significa menos monitoramento de segurança eletrônica nos Módulos/pacotes de bateria.
portanto, mesmo as gerações iniciais de baterias de Estado Sólido podem ter uma densidade de energia similar, ou mesmo menor do que as baterias convencionais de iões de lítio, a energia disponível no pacote de baterias pode ser comparável ou ainda maior do que o último. com a maior janela eletroquímica que os eletrólitos sólidos podem fornecer, materiais catódicos de alta tensão podem ser usados. In addition, high-energy-density lithium metal anode can further push the energy density beyond 1,000 Wh/L. These features can further make solid-state battery a game changer.as tecnologias concorrentes tornam a decisão difícil. o investimento em várias empresas de baterias de Estado Sólido reflectia o enorme potencial das baterias de Estado Sólido. No entanto, a bateria de estado sólido não se baseia apenas numa única tecnologia. Em vez disso, existem várias abordagens tecnológicas disponíveis na indústria. Eletrólitos de Estado Sólido podem ser segmentados em três categorias: tipos orgânicos, tipos inorgânicos e compostos. Dentro da categoria inorgânica, LISICON-like, argyrodites, garnet, NASICON-like, Perovskite, LiPON, Li-Hydride e Li-Halide são considerados como 8 tipos populares. LISICON-like e argyrodites belong to sulfide system, while garnet, NASICON-like, Perovskite and LiPON are based on oxide system.
a corrida entre os sistemas polímero, óxido e sulfureto não é clara até agora e é comum ver as empresas de baterias tentando várias abordagens. os sistemas de polímeros são fáceis de processar e estão mais próximos da comercialização, enquanto a temperatura de operação relativamente alta, baixo potencial anti-óxido e pior estabilidade indicam desafios. Os eletrólitos sulfeto têm vantagens de alta condutividade iônica, baixa temperatura de processamento, ampla janela de estabilidade eletroquímica, etc. Muitas características torná-los atraentes, sendo considerado por muitos como a opção final. No entanto, a dificuldade de fabricação e o subproduto tóxico que podem ser gerados no processo tornam a comercialização relativamente lenta. O sistema de óxido é estável e seguro, enquanto a maior resistência à interface e a alta temperatura de processamento mostram algumas dificuldades em geral.
neste relatório, tecnologias detalhadas são introduzidas, analisadas e aferidas. Para se ter uma melhor compreensão de estado sólido bateria tecnologias, os jogadores, mercados, oportunidades, desafios e muito mais, consulte IDTechEx do relatório “Estado Sólido de Polímero e Baterias 2020-2030: Tecnologia, Patentes, as Previsões, os Jogadores”, www.IDTechEx.com/SSB ou para todo o portfólio de Armazenamento de Energia de pesquisa disponível a partir IDTechEx, por favor visite www.IDTechEx.com/Research/ES.
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