产品分类

当前位置:首页 » 新闻中心 > 详细

传统的锂离子电池技术可能已接近全部潜力,固态电池也即将出现

发布日期:2020/8/1 14:15:20

 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。

无电解液泄漏。固态电池最明显的优势是避免了电解液泄漏(回想一下那些处理旧玩具中遗留的5号电池漏液带来的麻烦)。为了发挥作用,电池需要一种介质,在放电和充电过程中离子可以通过该介质传输。如果电池由于暴露而变干,电池破裂将无法继续工作。在较高速率的应用中,电解液泄漏可能是毁灭性的,造成火灾隐患,为短路和其他问题提供了途径。本质上,使用固体电解质可以避免这种故障模式。固态电池可以通过消除对高级密封剂的需求,对电解质加压以及包括阻燃故障保护装置来帮助制造商。

无热失控。在电池中,热失控反应是一系列级联的放热反应,当电池迅速释放其存储的能量时,温度升高会加速放热反应。此反应的后果是内部电池温度升高、压力升高,液体电解质中的可燃气体排出以及爆炸和弹片的危险。锂离子电池中的液体电解质高度易燃,并且破裂引起的泄漏可能导致灾难性后果,尤其是在发生汽车事故的情况下。用固体电解质代替易燃液体可以防止发生热失控。

没有树突(锂枝晶)形成。循环寿命或电池可以执行的充电/放电循环总数是行业用来判断电池使用寿命的主要指标。常规液体电解质电池上的关键限制因素是在充电过程中在电池内形成金属沉积的趋势。这些沉积物会形成树枝状晶体,这些树枝状晶体会穿透隔离材料并可能引起短路。从根本上讲,液体电解质还会侵蚀电池本身内的电极。随着时间的流逝,金属会慢慢解离到周围的液体介质中,在循环过程中,电解液会起伏不定。细胞经历的循环越多,不可避免地会在细胞内形成更多的沉积物,从而导致短路。

节省空间。从液体电解质转换为固体电解质的直接好处是可以提高电池的能量密度。这是因为固态电池不需要在液体电池之间使用大的隔板,而仅需要非常薄的阻挡层即可防止短路。常规的浸液式电池隔膜的厚度为20-30微米。固态技术可使每个隔板的厚度减小到3-4微米,仅通过更换材料即可节省大约7倍的空间。但是,这些分隔器并不是电池内部的唯一组件,其他位也无法缩小得太多,这限制了固态电池的节省空间潜力

即便如此,当用较小的替代品替代负极时,固态电池最多可以提供两倍于锂离子的能量。

寿命更长。固态电解质的反应性通常不如当今的液体或凝胶,因此可以预期使用时间更长,并且仅需2到3年就不需要更换。这也意味着,如果这些电池损坏或遭受制造缺陷,则不会爆炸或着火,这对消费者而言意味着更安全的产品。

在当前的智能手机中,对于那些希望使用同一部手机多年的人们来说,可更换电池经常会受到追捧,因为一旦出现故障,它们就可以换掉。智能手机电池通常在一年左右后就无法保持其电量,甚至可能导致硬件在使用数年后变得不稳定,重置甚至停止工作。使用固态电池,智能手机和其他小工具可以使用更长时间,而无需更换电池。但是,谈论液体电池与固体电池是一个过于简单的话题,因为电池中可以使用许多固体化学化合物,而不仅仅是一种。

总而言之,从消费者的角度来看,所有这些化学差异的主要好处是:充电速度提高了6倍,能量密度提高了2倍,循环寿命比2更长,长达10年,并且没有易燃部件。对于智能手机和其他便携式设备而言,这无疑将是一个福音。与锂离子电池的低成本相比,目前这使得它在消费电池中没有吸引力。将来,随着制造技术的改进,成本可能会下降,但与商业上可行的固态电池还有一段距离。

电池技术的进步继续吸引着业界的关注,尤其是在电动汽车领域。随着电动汽车制造商寻求占据更多的市场份额,增加汽车续航里程以降低成本是当务之急,因为这些因素为更多的潜在买家打开了市场。自从2000年代后期复兴以来,锂离子(Li-ion)电池凭借其高能量密度,循环能力和轻巧性而引领了电动汽车市场。但是,传统的锂离子电池技术可能已接近全部潜力,固态电池也即将出现。尽管固态电池已经存在了很长时间,但直到最近几年,该技术才开始朝着商业应用迈出一些大步。材料科学、计算机建模技术、电化学和制造技术的进步为电池行业开辟了新的可能性。福特、现代、丰田和大众、比亚迪等主要汽车制造商都在投资固态电池研究。生产发布日期各不相同,但如果丰田实现其目标,固态电池供电的电动汽车有可能在2020年进入市场。

固态电池面临的最大挑战是技术问题,限制了商业可行性。例如,对于大型电池组中有效地导电的电池固态部分,确定统一的材料已被证明是开发人员面临的主要挑战。金属锂由于其高容量潜力和稳定性而被认为是固态电池的主要材料。许多人认为固态电池在商业上还不可行,但由于低温的潜在问题。固体电解质的物理局限性使其比液体电解质的导电性差。电导率取决于温度,因此与当前的锂离子电池相比,固态电池的能量密度在低温下可能会降低更多。

如果固态电池能够在未来3-5年内达到期望,则该技术将极大地改变汽车市场。电动汽车将比预期的价格竞争更早,具有更高的续航能力,并且体积较小。像特斯拉这样的公司已经将传统的锂离子电池加倍,但是固态电池在电动汽车市场上具有强大的破坏潜力。

未来电池的另一个重要功能,不仅是充电速度、重量或密度,还包括蓄电能力。固态电源是解决电动汽车的关键问题,固态电池的未来是光明的。叉车蓄电池销售商|经销|山东淄博蓄电池厂家|淄博火炬能源火炬牌电瓶.电瓶叉车充电机,杭州合力台励福龙工宝丽叉车原厂配套蓄电池组,回收叉车电瓶配件维修叉车租赁技术

叉车蓄电池销售与租赁专业公司合作品牌: 荷贝克   霍克   金潮宇科    天能    迅启     火炬   凡己  德龙   萨牌  宇帆电气     公司销售叉车蓄电池组适用于:杭州叉车 .合力 .台励福. 林德.  永恒力. 诺力 .丰田、海斯特. 小松. 江淮. 斗山.TCM. 现代叉车 宝丽 柳工  龙工  西林  美克斯  合叉  合哌  米玛  杭叉  中力 友佳  佳力  科朗   TEU   克拉克   加力  浙江华和  台励福  瑞博特  现代海麟  比亚迪  金彭叉车   斗山   靖江叉车  厦门厦工   凯傲宝骊   山推  威肯  浙江吉鑫祥  尤恩   宇锋