معرفی کامل باتری‌های لیتیومی-حالت جامد، مایع-و نیمه{2}}حالت جامد-

باتری لیتیوم مایع

چهار جزء اصلی عبارتند از: الکترود مثبت، الکترود منفی، غشای متخلخل و الکترولیت مایع.

الکترولیت: محلول نمک آلی لیتیوم قابل اشتعال که یونهای لیتیوم به طور کامل در آن غوطه ور شده و از طریق الکترولیت هدایت می شوند. جداکننده: یک فیلم پلاستیکی که الکترودهای مثبت و منفی را برای جلوگیری از اتصال کوتاه جدا می کند. محتوای الکترولیت > 20٪؛ تمام باتری های لیتیوم آهن فسفات، سه تایی، تیغه ای و باتری های کارتریج موجود در بازار، باتری های لیتیوم مایع هستند.

اصل کار

شارژ: یون های لیتیوم از الکترود مثبت آزاد می شوند، از طریق غشاء در الکترولیت مایع شنا می کنند و خود را در الکترود منفی جاسازی می کنند.

تخلیه: یون های لیتیوم در جهت معکوس به الکترود مثبت باز می گردند و الکترون ها جریانی را در مدار خارجی تشکیل می دهند.

مزایا

1. فن آوری به طور کامل بالغ است، زنجیره صنعتی کامل است، و هزینه تولید انبوه کمترین است.

2. مقاومت هدایت یونی کم است و شارژ سریع و عملکرد دمای پایین پایدار است.

3. عمر چرخه پایدار است (1000-2000 بار)، و بازده بالا است.

کمبود

1. الکترولیت قابل اشتعال و مستعد نشت، فرار حرارتی، و آتش سوزی ناشی از سوراخ شدن، فشرده سازی، یا دمای بالا است.

2. سقف چگالی انرژی تقریباً 250-300Wh/kg است که پتانسیل بهبود برد را محدود می کند.

3. دندریت های لیتیومی می توانند به راحتی جداکننده را سوراخ کنند و خطر اتصال کوتاه داخلی را ایجاد کنند.

4. فعالیت الکترولیت ها در دماهای پایین کاهش می یابد و در نتیجه در طول زمستان محدوده قابل توجهی کاهش می یابد.

این شرکت با اشغال بیش از 95 درصد از سهم بازار خودروهای الکتریکی، ذخیره انرژی و باتری تلفن همراه، در سال 2026 به عنوان اصلی ترین رکن اصلی خواهد بود.

باتری های نیمه جامد

الکترولیت مایع به طور قابل توجهی به 5٪ تا 10٪ کاهش می یابد، با فضای باقی مانده با یک چارچوب الکترولیت سرامیکی / پلیمری جامد پر شده است. جداکننده حفظ می شود و آن را به نسخه ای پیشرفته و بهبود یافته از باتری مایع تبدیل می کند.

مزایا

1. کاهش قابل توجهی از محتوای مایع، آن را کمتر مستعد انفجار و اشتعال ناشی از سوراخ، فشرده سازی، و آتش، بهبود تا حد زیادی ایمنی.

2. چگالی انرژی 350–400Wh/kg، 30%–50% بیشتر از حالت مایع معمولی، به راحتی به برد 1000km+ دست می یابد.

3. سازگار با-آندهای کربن با ظرفیت-سیلیکون بالا، مهار نفوذ دندریت لیتیوم.

کمبود

1. مقدار کمی الکترولیت مایع باقی می ماند که خطر آتش سوزی را کاملاً از بین نمی برد.

2. هزینه 1.5-2 برابر بیشتر از باتری های مایع معمولی است.

3. امپدانس در رابط جامد-مایع وجود دارد، که در مقایسه با همه-باتری‌های حالت جامد{4}}، عملکرد ضعیف‌تری در کاربردهای شارژ سریع و فوق‌{2}}در دمای پایین‌تر دارد.

همه باتری‌های لیتیومی-جامد-

این تنها از یک الکترولیت جامد (اکسید/سولفید/پلیمر) برای انجام همزمان عملکرد دوگانه هدایت یونی و جداسازی الکترودهای مثبت و منفی استفاده می‌کند و فاقد حلال‌های آلی قابل اشتعال است.

سه الکترولیت

سولفیدها: رسانایی یونی آنها به الکترولیت های مایع نزدیک است و آنها را برای شارژ سریع در وسایل نقلیه مناسب می کند. شرکت های پیشرو روی این حوزه تمرکز دارند.
اکسیدها (سرامیک): پایداری و ایمنی بالایی دارند، اما شکننده هستند و تماس سطحی ضعیفی دارند.
پلیمرها: انعطاف پذیری خوبی دارند و برای باتری های انعطاف پذیر مناسب هستند. آنها نیاز به عملکرد{0}در دمای بالا دارند و در درجه اول برای ذخیره انرژی استفاده می شوند.

مزایا

1. ایمنی نهایی: بدون مایعات قابل اشتعال، بدون نشت، بدون فرار حرارتی، و بدون آتش در اثر ضربه یا سوراخ.

2. از نظر تئوری، چگالی انرژی می تواند به 500-700Wh/kg برسد، از آندهای فلزی لیتیوم پشتیبانی می کند و به طور موثر عمر باتری را دو برابر می کند.

3. عمر چرخه طولانی تر، کاهش کمتر-درجه حرارت پایین، و پشتیبانی از شارژ فوق سریع 10-دقیقه ای.

4. اندازه سلول کوچکتر، مزایای سبک وزن قابل توجه، مناسب برای حمل و نقل هوایی و وسایل نقلیه الکتریکی{1}بالا.

کمبود

1. چسبندگی ضعیف بین جامدات منجر به هدایت یون لیتیوم می شود.

2. فرآیند جدید: نیاز به کارگاه‌های فوق خشک، بدون گرد و غبار، پرس ایزواستاتیک و الکترودهای خشک دارد که تقریباً تمام خطوط تولید موجود را منسوخ می‌کند و نیاز به سرمایه‌گذاری هنگفتی دارد.

3. سولفیدها هنگام قرار گرفتن در معرض آب گازهای سمی تولید می کنند که نیازمند الزامات زیست محیطی بسیار سختگیرانه تولید است.

4. در حال حاضر هزینه بسیار بالا، بعید است که در کوتاه مدت برای عموم مردم مقرون به صرفه باشد.