人类社会的进步离不开社会各界的努力,而各种电子产品的升级离不开设计师的努力。
实际上,许多人不了解电子产品(例如固态产品)的组成。
电池。
固态电池领域中有不同的技术路线,固态电解质可大致分为三类:无机电解质,固态聚合物电解质(SPE,固态聚合物电解质)和复合电解质。
目前,许多公司投资研究的材料包括固体聚合物,硫化物(Sulfide),氧化物(Oxide),薄膜(ThinFilm)等。
例如,戴森(Dyson)和苹果(Apple)收购的固态电池工厂Sakti3和InfinitePowerSolutions主要是薄膜,但是过程复杂且难以批量生产。
此前,戴森和苹果都愿意放弃,因此目前的发展状况尚不清楚。
丰田,松下,三星,宝马和CATL已投资硫化电解质,而惠能和索尼则专注于氧化物。
科学家生动地将传统的液态锂电池称为“摇椅电池”。
摇椅的两端是电池的正极和负极,中间是电解液(液体)。
锂离子就像一个出色的运动员,在摇椅的两端来回奔跑。
在锂离子从正极向负极然后向正极移动的过程中,完成了电池的充电和放电过程。
固态电池的原理是相同的,区别在于其电解质是固体,其密度和结构允许更多的带电离子聚集在一端,传导更多的电流,从而增加了电池容量。
因此,在相同的功率量下,固态电池的体积将变小。
不仅如此,由于固态电池中没有电解质,因此更容易密封。
当用在诸如汽车的大型设备中时,不需要添加额外的冷却管,电子控制装置等,这不仅节省了成本,而且有效地减轻了重量。
固态电池用固态电解质代替液体电解质。
就像排干游泳池中的水并铺设一层薄膜一样,整个游泳池的重量都会下降,但是游泳池中没有水。
锂离子如何移动?对于固态电池,这是一个紧迫的问题。
大型公司目前使用三种主要方法,即氧化物,聚合物和硫化物路线。
固体电解质是不易燃,不腐蚀,不挥发的,并且没有泄漏问题。
在传统锂电池的充电和放电过程中,锂树枝状晶体的生长很容易刺穿隔膜,导致电池短路并构成安全隐患。
固体电解质是不易燃,不腐蚀,不挥发的,并且不存在液体泄漏的问题。
它还克服了锂树枝状现象,因此所有固态电池都具有极高的安全性。
氧化物主要分为薄膜类型和非薄膜类型。
薄膜类型的容量小,仅能满足微电子学的需求。
它不适用于汽车。
非膜型具有优异的整体性能并解决了生产问题。
它已经可以用在手机电池中,但是必须用在新能源汽车中。
这将需要一些时间。
一种是电压平台的改进,电池的能量密度将增加。
有机电解质的电化学窗口有限,并且难以与锂金属阳极和新开发的高电势阴极材料兼容。
然而,固体电解质通常比有机电解质具有更宽的电化学窗口,这有助于进一步增加电池的能量密度。
其次,固体电解质可以防止锂树枝状晶体的生长,大大提高了材料应用系统的范围,并为具有更高能量密度空间的新型锂电池技术奠定了基础。
目前,通过全固态锂电池的研究与开发可以提供的能量密度基本可以达到300-400Wh / kg。
聚合物是实现小批量生产和成熟技术的第一种材料,但室温下的电导率很低,上限不高。
由聚合物材料制成的固态电池具有300Wh / kg的较高能量密度,这在过去两年中仍能满足需求,但将无法跟上时代的发展。
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