de când au fost comercializate în 1991, bateriile litiu-ion au primit un succes la nivel mondial. Cu toate acestea, acest lucru nu poate ascunde limitările lor intrinseci în ceea ce privește siguranța, performanța, factorul de formă și costurile.
cele mai actuale tehnologii litiu-ion folosesc electrolit lichid, cu săruri de litiu precum LiPF6, LiBF4 sau LiClO4 într-un solvent organic. Cu toate acestea, interfața electrolitului solid, care este cauzată ca urmare a decompoziției electrolitului la electrodul negativ, limitează conductanța efectivă. În plus, electrolitul lichid are nevoie de membrane scumpe pentru a separa catodul și anodul, precum și o carcasă impermeabilă pentru a evita scurgerile. Prin urmare, dimensiunea și libertatea de proiectare pentru aceste baterii sunt constrânse. În plus, electroliții lichizi au probleme de siguranță și sănătate, deoarece folosesc lichide inflamabile și corozive. Firegate de la Samsung a subliniat în special riscurile pe care le suportă chiar și companiile mari atunci când se utilizează electroliți lichizi inflamabili.
bateriile litiu-ion de ultimă generație pot atinge o densitate de energie de peste 700 Wh / L la nivel celular, cu o autonomie maximă de conducere de aproximativ 500 Km pentru vehiculele electrice. Materialele cu catod înalt de nichel care sunt îmbunătățite pot împinge în continuare densitatea energetică, dar caracteristicile materialelor active pot trage un prag.
bateriile în stare solidă pot fi un schimbător de jocuri
electrolitul în stare solidă permite integrarea unor materiale mai performante, cum ar fi metalul cu litiu și materialele catodice de înaltă tensiune. Cu toate acestea, s-a observat că bateriile în stare solidă de generație timpurie pot conține tipuri similare de materiale cu electrozi activi, electrolitul lichid fiind înlocuit cu electrolit în stare solidă. În acest caz, bateriile în stare solidă nu au un avantaj evident față de bateriile litiu-ion pe bază de lichid în ceea ce privește densitatea energetică.
cu toate acestea, bateriile în stare solidă oferă în continuare valori în acest caz. Deoarece atât electrozii, cât și electrolitul sunt în stare solidă, electrolitul solid se comportă și ca separator, permițând reducerea volumului și a greutății datorită eliminării anumitor componente (de exemplu, separator și carcasă). Acestea permit aranjarea mai compactă a celulelor din acumulator. De exemplu, aranjamentul bipolar permite o tensiune și o capacitate mai mari la nivel celular. Conexiunea simplificată oferă spațiu suplimentar în acumulator pentru mai multe celule.în plus, îndepărtarea electroliților lichizi inflamabili poate fi o cale pentru baterii mai sigure și de lungă durată, deoarece acestea sunt mai rezistente la schimbările de temperatură și la daunele fizice survenite în timpul utilizării. Bateriile în stare solidă pot gestiona mai multe cicluri de încărcare/descărcare înainte de degradare, promițând o durată de viață mai lungă. O mai bună siguranță înseamnă mai puțină electronică de monitorizare a siguranței în modulele/pachetele bateriei.
prin urmare, chiar și generațiile inițiale de baterii în stare solidă pot avea o densitate de energie similară sau chiar mai mică decât bateriile litiu-ion convenționale, energia disponibilă în acumulator poate fi comparabilă sau chiar mai mare decât cea din urmă.
cu fereastra electrochimică mai mare pe care o pot furniza electroliții solizi, pot fi utilizate materiale catodice de înaltă tensiune. În plus, anodul metalic litiu cu densitate mare de energie poate împinge în continuare densitatea energiei dincolo de 1.000 Wh/L. Aceste caracteristici pot face din bateria în stare solidă un schimbător de jocuri.
tehnologiile concurente fac decizia dificilă
investițiile în diverse companii de baterii în stare solidă au reflectat potențialul imens al bateriilor în stare solidă. Cu toate acestea, bateria în stare solidă nu se bazează doar pe o singură tehnologie. În schimb, există mai multe abordări tehnologice disponibile în industrie. Electroliții în stare solidă pot fi aproximativ segmentați în trei categorii: tipuri organice, tipuri anorganice și compozite. În categoria anorganică, LISICON-like, argyrodites, granat, NASICON-like, Perovskite, LiPON, li-hidrură și li-halogenură sunt considerate ca 8 tipuri populare. LISICON-like și argyrodites aparțin sistemului sulfurat, în timp ce granat, NASICON-like, perovskit și LiPON se bazează pe sistemul de oxid.
cursa dintre sistemele de polimeri, oxizi și sulfuri este neclară până acum și este obișnuit să vedem companii de baterii care încearcă abordări multiple. sistemele polimerice sunt ușor de prelucrat și sunt cele mai apropiate de comercializare, în timp ce temperatura de funcționare relativ ridicată, potențialul anti-oxid scăzut și stabilitatea mai slabă indică provocări. Electroliții sulfurați au avantaje de conductivitate Ionică ridicată, temperatură scăzută de procesare, fereastră largă de stabilitate electrochimică etc. Multe caracteristici le fac atrăgătoare, fiind considerate de mulți drept opțiunea finală. Cu toate acestea, dificultatea de fabricație și subprodusul toxic care poate fi generat în proces fac comercializarea relativ lentă. Sistemul de oxid este stabil și sigur, în timp ce rezistența mai mare a interfeței și temperatura ridicată de procesare prezintă unele dificultăți în general.
în acest raport sunt introduse, analizate și analizate tehnologii detaliate. Pentru a înțelege mai bine tehnologiile bateriilor în stare solidă, jucătorii, piețele, oportunitățile, provocările și multe altele, vă rugăm să consultați raportul IDTechEx „Baterii în stare solidă și polimer 2020-2030: tehnologie, brevete, prognoze, jucători”, www.IDTechEx.com/SSB sau pentru portofoliul complet de cercetare de stocare a energiei disponibil de la IDTechEx va rugam sa vizitati www.IDTechEx.com/Research/ES.
IDTechEx vă ghidează deciziile strategice de afaceri prin produsele sale de cercetare, consultanță și evenimente, ajutându-vă să profitați de tehnologiile emergente. 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