Solid-state batterijen en hun belangrijkste materialen
Jun 13, 2024
Wat is een solid-state batterij? De traditionele lithium-ionbatterij bevat vier hoofdcomponenten: positieve elektrode, negatieve elektrode, elektrolyt en separator. Een solid-state batterij vervangt de elektrolyt door een vaste elektrolyt. Vergeleken met traditionele lithium-ionbatterijen ligt het belangrijkste verschil tussen vastestofbatterijen daarin dat de elektrolyt is veranderd van vloeibaar naar vast, met zowel veiligheid als een hoge energiedichtheid. Vastestofelektrolytbatterijen zijn de ultieme vorm van lithium- en natriumbatterijen, die veiligheidsproblemen volledig kunnen oplossen en ongetwijfeld de hoofdrolspeler zijn in de tweede helft van de nieuwe energiemarkt. De keten van de solid-state batterij-industrie is grofweg vergelijkbaar met die van vloeibare lithiumbatterijen. De upstream omvat grondstoffen, mijnbouw, machines en uitrusting, en basismaterialen. Het belangrijkste verschil tussen de twee ligt in de soorten negatieve elektrodematerialen en elektrolyten. De positieve elektrodematerialen zijn vrijwel hetzelfde. Als deze volledig is doorontwikkeld tot een volwaardige solid-state batterij, wordt ook de separator volledig vervangen. De middenstroom van de industriële keten is het verwerkings- en voorbereidingsproces van batterijpakketten, en de stroomafwaartse toepassingsgebieden van de industriële keten omvatten nieuwe energievoertuigen, energieopslagsystemen, consumentenelektronica, enz. De voordelen van solid-state batterijen zijn: (1) Elektrolyten in vaste toestand worden gebruikt ter vervanging van vloeibare elektrolyten en afscheiders. Elektrolyten in vaste toestand hebben een zeer hoog ontstekingspunt, wat de thermische stabiliteit van de batterij verbetert; (2) Het spanningsplatform van solid-state batterijen is 5V, hoger dan de 4,3V van vloeibare batterijen, die kunnen overeenkomen met hoogspanningselektrodematerialen, en de energiedichtheid en specifieke capaciteit van de batterij zijn beter dan die van vloeibare batterijen; (3) Elektrolyten in vaste toestand zijn niet vloeibaar, dus er is geen lekkage, wat het ontwerp van het batterijpakket vereenvoudigt, het gewicht en het volume van de batterij vermindert, en de energiedichtheid zal naar verwachting hoger zijn dan 300 Wh/kg. Elektrolyt in vaste toestand Vastestofelektrolyt is het kernbestanddeel van vastestoflithium-ionbatterijen, die tegelijkertijd als afscheider en elektrolyt van de batterij kunnen dienen. De kernrol van de elektrolyt is het overbrengen van Li+ tussen de positieve en negatieve elektroden. Ideale elektrolyten in vaste toestand moeten een hoge ionische geleidbaarheid, een lage interface-impedantie, een stabiele structuur, hoge veiligheid, hoge mechanische sterkte en een lage prijs hebben. Momenteel kan het, op basis van verschillende elektrolyten, hoofdzakelijk worden onderverdeeld in polymere elektrolyten in vaste toestand en anorganische elektrolyten in vaste toestand. Het representatieve systeem van de eerstgenoemde is PEO-polyethyleenoxide; de...
Bekijk meer