Visitas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2025-04-15 Origen:Sitio
La batería de estado sólido se refiere al uso de electrolito sólido en lugar de la batería de litio electrolítica tradicional, de acuerdo con la cantidad de electrolito sólido se puede dividir en batería de estado semisólido y batería de estado totalmente sólida. Por lo general, usamos el 10% del contenido de líquido en la batería, ya que la línea divisoria entre las baterías semisólidas y las baterías líquidas, mientras que las baterías totalmente sólidas utilizarán electrolitos sólidos por completo y el contenido de líquido se reducirá al 0%.
La batería de litio de estado sólido está compuesta principalmente de electrodo positivo, electrodo negativo y electrolito sólido, la diferencia más esencial es reemplazar el electrolito y el diafragma de la batería líquida con electrolito sólido, para lograr ningún uso o menor de diafragma y electrolito.
1. El electrodo positivo suele ser de metal de litio o materiales similares. Cuando los iones de litio se mueven del electrolito sólido al electrodo positivo, el material positivo sufre una reacción de oxidación, liberando electrones.
2. El electrodo negativo generalmente está hecho de aleación de litio o materiales similares. Cuando los iones de litio se mueven del electrolito sólido al electrodo negativo, el material negativo sufrirá una reacción de reducción y recibirá electrones.
3. El electrolito sólido está compuesto por materiales sólidos que pueden conducir electricidad, como sales inorgánicas que contienen litio, polímeros o materiales cerámicos. Este electrolito tiene alta movilidad iónica y baja resistencia, y es químicamente estable.
Según la clasificación de electrolitos, la batería se puede subdividir en líquido (25WT%), semi-sólido (5-10WT%), cuasi-sólido (0-5WT%) y las categorías totalmente sólidas (0WT%) cuatro, de las cuales se referen las baterías sólidas de estado sólido, cuasi-sólido semi-sólido. Las compañías de automóviles usan baterías de estado sólido, con seguridad como conductor a corto plazo y densidad de energía como un controlador a largo plazo.
En comparación con la batería líquida, la batería semisólida reduce la cantidad de electrolito líquido, y aumenta el electrolito compuesto de óxidos y polímeros, en el que los óxidos se agregan principalmente en forma de recapitación de diafragma y recubrimiento de electrodo positivo y negativo, y el polímero se basa en la forma de la red de la red, el electrodo negativo, el electrodo negativo se mejora el sistema grafito al sistema de grafito hasta el sistema de grafito hasta el sistema grafito hasta el sistema de grafito hasta el sistema grafito hasta el sistema de liticon basado en la red. Electrodo negativo de metal de litio. El electrodo positivo se actualiza de alto níquel a alto níquel + alto voltaje, base de manganeso rico en litio y otros electrodos positivos, la membrana todavía se conserva y recubre con un recubrimiento de electrolitos sólidos, la sal de litio se actualiza de LipF6 a LitFSI, y la densidad de energía puede alcanzar más de 350 WH/ KG. Aunque las baterías semisólidas reducen la cantidad de electrolito líquido, todavía existe un riesgo de inflamabilidad.
En comparación con la batería líquida, la batería de estado totalmente sólido cancela el electrolito líquido original, elige óxidos, sulfuros, polímeros, etc., como electrolitos sólidos, y divide los electrodos positivos y negativos en forma de una película delgada, reemplazando así el papel de la diafragma, de los cuales los óxidos están progresando más rápido, el potencial futuro de los sulfuros es el más grande, y el límite superior del límite de polimero es el límite superior del límite de polipas. El electrodo negativo se ha actualizado desde el sistema de grafito hasta el electrodo negativo negativo y el electrodo negativo de metal de litio pre-litio, y el electrodo positivo se ha actualizado de alta níquel a ultra alto níquel, manganato de níquel de litio, electrodo positivo basado en el mangan rico en litio y la densidad de energía puede alcanzar 500 WH/ KG.
Dependiendo del material y las características del electrolito sólido, las baterías de estado sólido se pueden dividir en varias categorías principales, incluidas las baterías de estado sólido de sulfuro, óxido y polímero.
Las baterías de sulfuro de estado sólido utilizan materiales de sulfuro inorgánicos como electrolitos, que generalmente tienen una alta conductividad de iones de litio que se acerca o excede los niveles de electrolitos líquidos tradicionales.
Los electrolitos sólidos de sulfuro han atraído mucha atención debido a su alta conductividad iónica, por ejemplo, la conductividad del electrolito Li10GEP2S12 (LGPS) puede alcanzar 1.2 × 10^-2 s/cm. Sin embargo, el electrolito de sulfuro es sensible al vapor de agua, reacciona fácilmente con agua para producir gas H2S tóxico y tiene reacciones químicas irreversibles con oxígeno y vapor de agua en el aire, lo que resulta en la reducción de la conductividad iónica y el daño estructural.
Por lo tanto, el desarrollo del electrolito sólido de sulfuro es difícil y el entorno de producción es estricto.
Las baterías de estado sólido de óxido utilizan materiales de óxido como electrolitos, que generalmente tienen una baja conductividad iónica, pero tienen buenas propiedades mecánicas y estabilidad química.
El electrolito de óxido representativo es la estructura de tipo granate de Li7LA3ZR2O12 (llzo), su conductividad iónica es alta, a temperatura ambiente de hasta 10^-4 s/cm. La morfología compacta del electrolito de óxido hace que tenga mayor resistencia mecánica, buena estabilidad en el aire y la alta resistencia al voltaje. Sin embargo, debido a su alta resistencia mecánica, mala deformabilidad y suavidad del electrolito de óxido, la lámina de electrolitos es fácil de romper, y la pérdida de contacto de la interfaz sólida-sólida es grande, lo que limita su aplicación.
La batería de estado sólido de polímero está compuesta de matriz de polímero y sal de litio, la conductividad iónica es baja a temperatura ambiente, pero cuando se calienta a más de 60 ℃, la conductividad iónica mejora significativamente.
El electrolito de polímero tiene las características de peso ligero, buena elasticidad y excelente rendimiento de mecanizado, y su proceso está cerca de la batería de litio existente, que es fácil para la producción a gran escala. Sin embargo, la estabilidad térmica de los electrolitos de polímeros es limitada debido a su baja conductividad iónica a temperatura ambiente y al riesgo de cortocircuito causado por la penetración de dendrita de litio.
Además de los tres tipos principales de baterías de estado sólido mencionados anteriormente, también hay batería combinada de estado sólido, como electrolitos de estado sólido compuesto, que son electrolitos obtenidos de la combinación de electrolitos de sulfuro/óxido y polímero. Este electrolito compuesto combina las ventajas de los electrolitos sólidos inorgánicos y orgánicos con alta conductividad de iones de litio y estabilidad electroquímica.
Además, hay electrolitos sólidos de cloruro, que tienen la alta conductividad iónica de sulfuro, deformabilidad y estabilidad de óxido para materiales de cátodo de alto voltaje, pero no es factible en términos de comercialización a gran escala.
Los electrolitos sólidos son menos fluidos que los electrolitos, por lo que el contacto directo entre sólidos y partículas sólidas es deficiente, junto con inestabilidad electroquímica, lo que lleva a muchos problemas de interfaz. Sin embargo, las ventajas potenciales de las baterías de estado sólido en comparación con las baterías líquidas son:
Alta seguridad: los electrolitos sólidos no volátiles y no inflamables tienen mayor seguridad que los electrolitos orgánicos.
Buena adaptabilidad de la temperatura: las baterías de estado sólido pueden funcionar en un rango de temperatura más amplio, especialmente a temperaturas más altas.
Se espera que la alta densidad de energía: las baterías de estado sólido para todo el sólido resuelvan el problema de seguridad del electrodo negativo de metal de litio (dendritas de litio). Además, la densidad de energía de las baterías de iones de litio se mejora sobre la base del grafito y los electrodos negativos de carbono de silicio de las baterías comerciales de iones de litio.
Diseño de células, módulo, sistema simplificados: dado que los electrolitos sólidos no tienen fluidez, se pueden usar cadenas internas.
Como una dirección importante de la tecnología energética en el futuro, la batería de estado sólido tiene una amplia perspectiva de desarrollo. Con el avance de la tecnología, la promoción de las políticas y la expansión del mercado, se espera que las baterías de estado sólido logren aplicaciones comerciales a gran escala.
Progreso tecnológico: con el desarrollo continuo de la ciencia de los materiales, la electroquímica y otros campos, los problemas técnicos de las baterías de estado sólido se resolverán gradualmente. Por ejemplo, la conductividad iónica y el rendimiento de carga rápida de las baterías de estado sólido se pueden mejorar mediante la optimización de compuesto y interfaz de material.
Promoción de políticas: el gobierno chino otorga gran importancia al desarrollo de la industria de las baterías de estado sólido y ha introducido una serie de políticas de apoyo. El lanzamiento de estas políticas proporciona una perspectiva de mercado clara y amplia y un buen entorno de producción y operación para el desarrollo de la industria de baterías de estado sólido.
Demanda del mercado: el rápido crecimiento del nuevo mercado de vehículos energéticos y el aumento de la demanda de almacenamiento de energía proporcionan un amplio espacio de mercado para baterías de estado sólido. En el futuro, con la popularización de nuevos vehículos de energía y la amplia aplicación de sistemas de almacenamiento de energía, la demanda de baterías de estado sólido aumentará significativamente.
