</img
Зі зростанням попиту на енергію з'являються і нові технології акумуляторів. Рідкі, напівтверді та твердотільні акумулятори є одними з найпоширеніших типів.
У цій статті буде надано вичерпний огляд цих акумуляторів та представлено матеріали, структуру, виробничий процес, продуктивність Твердотільний акумулятор проти напівтвердотільного акумулятора проти рідкого акумулятора щоб краще зрозуміти останні досягнення в галузі акумуляторних технологій.
Впровадження рідинної батареї
Рідинна батарея є одним з найперших типів батарей, і її внутрішня частина складається з позитивного і негативного електродів, електроліт акумулятора і сепаратор. У рідких батареях електроліт виконує функцію перенесення іонів, дозволяючи заряду текти між позитивним і негативним електродами.
Рідкі батареї мають наступні переваги:
- Великий ємність акумулятора, висока щільність енергії літієвих батарей.
- Низький обслуговування акумуляторів вартість.
Однак є й такі недоліки:
- Легко витікає, ризики для безпеки.
- Захист навколишнього середовища не дуже добрий, електроліт містить шкідливі речовини.
- Термін служби короткий, а електроліти потребують частої заміни.
Рідкі акумулятори в основному використовуються в автомобілях, кораблях та іншому великому енергетичному обладнанні, а також у військовій сфері.
Впровадження напівтвердої батареї
Напівтверді акумулятори - це нова технологія акумуляторів між рідинними та твердими акумуляторами. Усередині напівтвердого акумулятора замість традиційного електроліту використовується полімерний матеріал з мікропористою структурою, завдяки чому позитивні та негативні іони можуть переноситися через полімер. Напівтверді акумулятори мають такі переваги:
- Висока безпека, нелегко протікає.
- Хороший захист навколишнього середовища, матеріал може бути перероблений.
- Довгий термін служби батареї.
Однак є й такі недоліки:
- Ємність акумулятора відносно невелика.
- Опір потоку великий, що призводить до низької швидкості завантаження.
Напівтвердотільні акумулятори в основному використовуються в розумних пристроях, що носяться, мобільних джерелах живлення та інших невеликих електронних пристроях.
Впровадження твердотільного акумулятора
Твердотільний акумулятор - одна з найпопулярніших нових технологій акумуляторів останніх років, а його внутрішній твердий електроліт замінює традиційний рідкий електроліт. Тому твердотільні акумулятори мають наступні переваги:
- Висока безпека, не протікає і не вибухає.
- Висока щільність енергії, висока ефективність заряду і розряду.
- Може працювати при більш низьких температурах.
Однак є й такі недоліки:
- Процес виробництва складний і дорогий.
- Обслуговування складне, а пошкоджену батарею неможливо відремонтувати.
Твердотільні акумулятори - одна з найпоширеніших нових акумуляторних технологій, що використовується переважно в побутовій електроніці, такій як смартфони і ноутбуки.
Порівняння структури: твердотільний акумулятор проти напівтвердотільного акумулятора та рідкого акумулятора
Порівняння структури твердотільного акумулятора з напівтвердотільним акумулятором та рідким акумулятором виглядає наступним чином:
Рідка батарея
Електроліти - один з ключових матеріалів у рідинних акумуляторах. Електроліт проводить іони між позитивним і негативним електродними матеріалами всередині акумулятора.
Він гарантує ефективність внутрішнього контуру, відіграє ключову роль у щільності енергії, щільності потужності, тривалості циклу і показниках безпеки, а також відомий як "кров" акумулятора. Технологію надають 10 найбільших вітчизняних компаній-виробників електролітів для літій-іонних акумуляторів, і в Китаї вона вже досить розвинена.
Напівтвердотільний акумулятор
Акумулятор зберігає частину структури електроліту і сепаратора. Напівтверді акумулятори повинні утримувати невелику кількість електроліту поруч із твердим електролітом для поліпшення провідності, тому для розділення позитивного і негативного електродів потрібен сепаратор. Залежно від технології, тверді електроліти також бувають гранульованими і плівковими.
Твердотільний акумулятор
Без залишків електроліту сепаратор необхідно дослідити. У твердотільному акумуляторі електроліт буде повністю замінений твердим електролітом. Чи потрібно замінювати сепаратор, залежить від різних технічних шляхів. У деяких технологічних рішеннях твердотільних акумуляторів сепаратор зберігається як архітектура опорного електрода; в інших випадках діафрагма повністю усувається.
Порівняння матеріалів акумуляторів: твердотільні акумулятори проти напівтвердотільних та рідких акумуляторів
Матеріали акумуляторів твердотільних батарей, напівтвердотільних батарей та рідких батарей є наступними:
Рідка батарея
Рідкий акумулятор складається з чотирьох основних матеріалів: матеріалу позитивного електрода, матеріалу негативного електрода, сепаратора та електроліту, а його вартість становить 45%, 15%, 18% і 10% відповідно. Основним компонентом рідкого електроліту є органічний розчинник, який розчиняє солі літію і є носієм для іонів літію.
Напівтвердотільний акумулятор
Матеріал, що використовується, в основному такий самий, як і в рідкому акумуляторі. Напівтверда літієва батарея використовує гелевий електроліт, бере полімер як "базову плівку" електроліту, додає сіль літію, низькомолекулярний органічний розчинник і отримує речовину з іонною провідністю між твердим електролітом і рідким електролітом за допомогою активації зануренням.
Твердотільний акумулятор
Що стосується твердотільних літієвих батарей, то матеріал позитивного електрода може продовжувати матеріал позитивного електрода літій-іонних батарей, а матеріал негативного електрода - металевий літій без сепаратора. В даний час існує чотири основні напрямки досліджень: сульфідно-літієва батарея, оксидно-літієва батарея, оксидно-літієва батарея, літієва батарея з композитним електролітом.
Порівняння продуктивності акумуляторів: твердотільний акумулятор проти напівтвердотільного акумулятора та рідкого акумулятора
Твердотільні акумулятори, напівтвердотільні акумулятори та рідкі акумулятори відрізняються за своїми характеристиками наступним чином
Щільність енергії
Повідомляється, що найвища щільність енергії рідких батарей становить 300 Вт-год/кг. Напівтверді батареї мають щільність енергії 360 Вт-год/кг, а щільність енергії буде ще більше підвищена завдяки вдосконаленню матеріалів позитивних і негативних електродів. Поточна щільність енергії твердотільних батарей становить 400 Вт-год/кг і, як очікується, досягне 900 Вт-год/кг.
Безпека
Безпека твердотільних акумуляторів найкраща, тому що немає легкозаймистого рідкого електроліту, немає горіння, немає витоку, немає корозії, напівтверді акумулятори посередині, рідкі акумулятори найгірші.
Високотемпературна та низькотемпературна продуктивність
Твердотільні батареї мають найкращі показники роботи при високих температурах і найгірші - при низьких. Рідкі батареї мають найкращі низькотемпературні характеристики і найгірші високотемпературні характеристики.
Час роботи від акумулятора
Твердотільні батареї мають довший термін служби, оскільки не мають таких проблем, як корозія та витік. Напівтверді батареї знаходяться посередині. Рідкі акумулятори мають простір для вдосконалення в плані продовження терміну служби.
Порівняння виробничого процесу: твердотільний акумулятор проти напівтвердотільного акумулятора та рідкого акумулятора
Процес виробництва твердотільних акумуляторів, напівтвердотільних і рідинних батарей відрізняється наступним чином:
Рідка батарея
Процес виробництва рідких акумуляторів поділяється на три етапи: до, під час і після. Метою попереднього процесу є переробка сировини в полярні листи, а основним процесом є нанесення покриття.
Мета середньої секції - переробка полюсного листа в неактивну батарею, що в основному включає в себе намотування/штабелювання акумуляторного елемента та інжекції акумуляторного елемента. Останньою частиною процесу є тестування та пакування.
Напівтвердий акумулятор
Процес підготовки напівтвердих акумуляторів сумісний з традиційним процесом виробництва літієвих батарей. Напівтверді акумулятори можна швидко вивести на ринок, оскільки вони максимально запозичують існуюче обладнання та процеси виробництва рідких акумуляторів, з яких лише 10%-20% мають різні вимоги до технологічного обладнання.
Твердотільний акумулятор
Процес виробництва твердотільних акумуляторів дещо відрізняється від традиційних іонних батарей. Розчин електроліту твердотільного акумулятора використовує золь-гель суміш, яка вимагає сушіння для випаровування розчинника і отримання твердої плівки електроліту, що вимагає додаткового покриття електролітом і процесів УФ-опромінення і запікання. Оскільки електроліт відсутній, процес інжекції не потрібен.
Підсумок
Твердотільні акумулятори підтримують конструкції плівок розміром всього кілька нанометрів, що розширює діапазон застосування літій-іонних акумуляторів і робить можливим незалежність і гнучкість акумуляторів.
Завдяки своїй безпеці та потенційно високій щільності енергії, твердотільні батареї вважаються важливим напрямком розвитку для наступного покоління акумуляторів. Однак твердий електроліт все ще має вузьке місце - низьку іонну провідність, погану сумісність і стабільність поверхні розділу електрод/електроліт.
+86 - 18925002618
