In che modo le batterie a stato solido si confrontano con le batterie a ioni di litio in termini di sicurezza?

Ti sei mai preoccupato per il surriscaldamento del tuo telefono o addirittura esplodere mentre lo ricarichi? Ti sei mai sentito preoccupato per la sicurezza della batteria dopo aver visto notizie sui droni che hanno catturato fuoco a causa di problemi di batteria? Tra i vari tipi di batterie disponibili,batterie a stato solido e batterie a ioni di litiovengono spesso confrontati. Qual è più sicuro?

Per esplorare questa domanda, dobbiamo iniziare con i componenti principali delle batterie.

1. Elettrolita: la prima linea di difesa per la sicurezza

Le batterie agli ioni di litio utilizzano in genere elettroliti liquidi organici, che hanno un certo grado di infiammabilità. Quando la batteria è soggetta a impatto meccanico, sovraccarico o alte temperature, possono verificarsi cortometraggi interni, causando un rapido aumento della temperatura. L'elettrolita liquido può decomporre e rilasciare gas infiammabili, portando a combustione o persino esplosioni, molte delle quali sono legate all'instabilità dell'elettrolita liquido.

Al contrario, battery semi-solido-stato Utilizzare elettroliti solidi come ceramica o polimeri, che presentano un'eccellente stabilità chimica e non infiammabilità. Anche in condizioni estreme, è improbabile che gli elettroliti solidi decompongono o perdono, riducendo significativamente il rischio di incendio o esplosione. Gli elettroliti solidi di solfuro hanno un punto di accensione superiore a 500 ° C, mentre gli elettroliti di ossido rimangono stabili anche a 800 ° C.

Strutturalmente, gli elettrodi nelle batterie a ioni di litio sono strettamente distanziati, rendendoli inclini alla crescita del dendrite. I dendriti sono cristalli simili a alberi formati dalla deposizione irregolare di ioni di litio sulla superficie dell'elettrodo durante la ricarica e lo scarico. 

Possono perforare il separatore, causando cortocircuiti interni e incidenti di sicurezza. Al contrario, gli elettroliti solidi nelle batterie a stato solido hanno un'elevata resistenza meccanica, sopprimendo efficacemente la crescita e la penetrazione del dendrite, migliorando ulteriormente la sicurezza della batteria.

2. Competizione di sopravvivenza in ambienti estremi

A -20 ° C, l'elettrolita liquido nelle batterie agli ioni di litio diventa viscoso, causando un forte calo dell'efficienza di conducibilità ionica. Ciò non solo riduce la durata della batteria, ma può anche esacerbare la crescita del dendrite a causa della ricarica e dello scarico irregolari. Al contrario,batterie a stato solidoL'uso di elettroliti di solfuro può mantenere oltre il 70% della loro capacità a -40 ° C e il tasso di crescita del dendrite a basse temperature è solo un quinto di quello delle batterie agli ioni di litio.

Il divario diventa ancora più pronunciato in ambienti ad alta temperatura. Quando la temperatura ambiente raggiunge i 45 ° C, le batterie agli ioni di litio richiedono un sistema di raffreddamento per mantenere la sicurezza, mentre le batterie a stato solido, dopo 500 cicli di ricarica continua e scarico a 60 ° C, presentano solo un aumento del 3% del degrado della capacità rispetto alle condizioni di temperatura ambiente.

3. bilanciamento della sicurezza nel processo di commercializzazione

Tuttavia, le batterie a stato solido attualmente affrontano alcune sfide.

Ad esempio, i loro costi di produzione sono relativamente elevati e il processo di produzione è più complesso, il che in qualche modo limita la loro applicazione su larga scala. Le batterie agli ioni di litio, d'altra parte, hanno subito anni di sviluppo, con tecnologie relativamente mature e costi inferiori, rendendole dominanti sul mercato.

Sebbene le batterie a stato solido offrano teoricamente una sicurezza superiore, devono comunque affrontare sfide pratiche in questa fase.

La questione dell'impedenza dell'interfaccia delle batterie a stato all-solide non è stata ancora completamente risolta e alcuni produttori hanno adottato un "stato semi-solido"Soluzione di transizione: determinando una piccola quantità di elettrolita liquido per migliorare la conducibilità.

La scelta di una batteria è essenzialmente scegliendo una filosofia di sicurezza: le batterie agli ioni di litio sono come coltelli dell'esercito svizzero di precisione, raggiungendo la sicurezza controllabile attraverso misure protettive complesse; Le batterie a stato solido sono come una roccia solida, intrinsecamente stabile e resistente ai rischi.

Nel complesso, in termini di sicurezza, battery a stato solido In effetti ha un vantaggio rispetto alle batterie agli ioni di litio a causa delle caratteristiche degli elettroliti a stato solido e del design strutturale superiore. Man mano che la tecnologia continua ad avanzare, il costo delle batterie a stato solido dovrebbe diminuire gradualmente e alla fine potrebbero sostituire le batterie agli ioni di litio in più applicazioni, fornendo soluzioni energetiche più sicure per la nostra vita.  

Per saperne di più su battery a stato solido Oppure esplorare le opzioni per le tue esigenze specifiche? Il nostro team di Zye è qui per aiutare.

Siamo specializzati in tecnologie a batteria all'avanguardia e possiamo fornire una guida di esperti sulla scelta della soluzione giusta per l'applicazione.

Non esitare a contattarci a coco@zyepower.com Per ulteriori informazioni o per discutere le tue esigenze. Alleggiamo insieme il futuro!