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固态叉车电池比锂电池好在哪里?

发布日期:2020/8/1 14:13:29

 高能量密度、长循环寿命、耐用性和安全性是当今电池制造商关注的主要问题。尽管从便携式电子产品到电动汽车,传统的锂离子液体电解质电池在整个行业中都占据着市场主导地位,但是安全性,昂贵的密封剂以及由液体电解质引起的灾难性故障模式等问题表明,该技术具有很大的改进空间。用固体代替液体电解质可能是电池行业一直在寻找的解决方案。

什么是固态电池

固态电池是放弃了用于固态电池的常规液体电解质的电池,也就是说,电池完全由固态成分组成。与常规电池一样,它们由阴极、阳极和电解质组成。主要区别在于离子通过一个固体电解质膜从一个电极传播到另一个电极的机制。

固态电池是下一代牵引电池的新兴趋势,因为它们以低成本提供高性能和安全性。另外,与液体电解质电池相比,它们具有低易燃性,较高的电化学稳定性,较高的阴极电位和较高的能量密度。

固态电解质的类型。固态电池有八种不同的主要类别,每种类别使用不同的电解质材料。它们是卤化锂、钙钛矿、氢化锂、石榴石、菱镁矿、锂磷氧氮和类似锂磷氧氮的锂。由于我们仍在与新兴技术打交道,因此研究人员仍在设法将最佳类型的固态电解质用于不同的产品类别。尚无人能作为领导者,但基于硫化物的锂磷氧氮和石榴石电池目前被认为是最有前途的。

值得注意的是这些类型中的许多在某些方面仍基于锂(Li),因为它们仍在使用锂电极。但是许多人选择新的阳极和阴极电极材料来提高性能。

更大更笨重的电池。到目前为止,固态电池还不适用于智能手机和平板电脑中,更不用说笔记本电脑或电动汽车了。对于容量更大的大容量固态电池,要求具有接近或匹配液体电解质的优异电导率,这排除了其他有希望的技术。离子传导测量离子在材料中移动的能力,良好的传导是大型电池的要求,以确保所需的电流。

锂离子电池和固态电池之间的主要区别在于,锂离子电池使用液态电解液,而固态电池则使用固态电解质。

固态电池如何工作

无论化学如何,固态电池都使用氧化还原反应来存储和传递能量。氧化发生在阳极,还原发生在阴极,电池能够利用此现象存储能量(电荷)并根据需要释放能量(放电)。在放电过程中,离子会通过离子导电的固体基质,而不是典型的液体电解质中的离子盐饱和溶剂状态。

固态电解质

固态电解质是固体的快速离子导体,它可使离子在整个固体晶体基质中自由移动。快速离子导体最好被认为是介于具有固定离子规则结构的结晶固体与具有自由流动离子的无结构液体电解质之间的材料。固体电解质通常以具有新颖内部结构的凝胶,玻璃和晶体形式出现。在固态电池中,固体电解质必须满足高离子电导率,低内电阻和高电子电阻的要求。离子电导率越高,功率密度越好,电池的内阻越低。固体电解质与电子的绝缘性越好,自放电率越低,电荷保持率越高。固体电解质的选择取决于电池的化学性质以及可用于传导的离子。在锂离子固态电池的情况下,像LiI/Al2O3这样的固体电解质是出色的Li+导体。

固态电池和锂离子电池有什么区别?

常用锂离子电池和固态电池之间的主要区别在于,前者使用液体电解质溶液来调节电流,而固态电池则选择固态电解质。电池的电解质是一种导电的化学混合物,可以使电流在阳极和阴极之间流动。

固态电池的工作方式仍与当前电池相同,但是材料的变化会改变电池的某些属性,包括最大存储容量、充电时间、尺寸和安全性。

了解固态电池为何如此令人兴奋的最佳方法是研究当今市场上锂离子电池中液体电解质引起的问题。锂离子电池中的大部分体积归因于隔板系统和应对锂电池灾难性故障模式所需的安全预防措施。科学家们希望该技术能够解决的一些更为紧迫的问题。

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