Kuinka solid -state -akut verrataan litiumioniparistoihin turvallisuuden suhteen?

Oletko koskaan huolissasi puhelimen ylikuumenemisesta tai jopa räjähtämisestä lataamalla sitä? Oletko koskaan tuntenut olevansa huolissaan akun turvallisuudesta nähtyään uutisraportit drooneista, jotka syttyvät tulen akkuongelmien takia? Käytettävissä olevien erityyppisten paristojen joukossasolid -state -akut ja litiumioniparistotverrataan usein. Kumpi on turvallisempi?

Tämän kysymyksen tutkimiseksi meidän on aloitettava paristojen ydinkomponenteista.

1. Elektrolyytti: Ensimmäinen puolustuslinja turvallisuudelle

Litium-ioni-akut käyttävät tyypillisesti orgaanisia nestemäisiä elektrolyyttejä, joilla on tietty syttyvyys. Kun akulle kohdistuu mekaanisia iskuja, ylikuormitusta tai korkeita lämpötiloja, sisäisiä oikosulkuja voi tapahtua, mikä aiheuttaa nopean lämpötilan nousun. Nestemäinen elektrolyytti voi hajottaa ja vapauttaa syttyviä kaasuja, mikä johtaa palamiseen tai jopa räjähdyksiin, joista monet liittyvät nesteen elektrolyytin epävakauteen.

Sen sijaan puoliksi kiinteä tila-aukko Käytä kiinteitä elektrolyyttejä, kuten keramiikkaa tai polymeerejä, joilla on erinomainen kemiallinen stabiilisuus ja flammbiilisuus. Jopa äärimmäisissä olosuhteissa kiinteät elektrolyytit eivät todennäköisesti hajoa tai vuotavat vähentäen merkittävästi tulen tai räjähdyksen riskiä. Sulfidi kiinteiden elektrolyyttien sytytyspiste on yli 500 ° C, kun taas oksidielektrolyyttit pysyvät stabiileina jopa 800 ° C: ssa.

Rakenteellisesti litiumioniparistojen elektrodit ovat läheisesti etäisyydellä, mikä tekee niistä alttiita dendriitin kasvulle. Dendriitit ovat puiden kaltaisia ​​kiteitä, jotka muodostuvat litiumionien epätasaisella laskeutumisella elektrodin pinnalle lataamisen ja purkamisen aikana. 

Ne voivat lävistää erottimen aiheuttaen sisäisiä oikosulkuja ja turvallisuustapahtumia. Sitä vastoin kiinteän tilan paristojen kiinteiden elektrolyyttien mekaaninen lujuus on korkea, mikä tukahduttaa dendriitin kasvua ja tunkeutumista, mikä parantaa akun turvallisuutta edelleen.

2. selviytymiskilpailu äärimmäisissä ympäristöissä

-20 ° C: ssa litium -ioni -akkujen nestemäinen elektrolyytti tulee viskoosiksi, mikä aiheuttaa ioninjohtavuuden tehokkuuden jyrkän laskun. Tämä ei vain vähentää akun käyttöikää, vaan se voi myös pahentaa dendriitin kasvua epätasaisen latauksen ja purkamisen vuoksi. Sen sijaansolid-akkuSulfidielektrolyyttien käyttäminen voi ylläpitää yli 70% kapasiteetistaan ​​-40 ° C: ssa, ja dendriitin kasvunopeus matalissa lämpötiloissa on vain viidesosa litium-ioni-akuissa.

Aukko muuttuu entistä voimakkaammaksi korkean lämpötilan ympäristöissä. Kun ympäristön lämpötila saavuttaa 45 ° C, litium-ioni-akut vaativat jäähdytysjärjestelmän turvallisuuden ylläpitämiseksi, kun taas kiinteiden tilan akut, 500 jatkuvan latauksen ja purkamisen syklin jälkeen 60 ° C: ssa, osoittivat vain 3%: n kapasiteetin heikkenemisen lisääntymisen huoneenlämpötilaan verrattuna.

3. Turvallisuuden tasapainottaminen kaupallistamisprosessissa

Solid -state -akut kohtaavat kuitenkin tällä hetkellä joitain haasteita.

Esimerkiksi niiden tuotantokustannukset ovat suhteellisen korkeat, ja valmistusprosessi on monimutkaisempi, mikä rajoittaa jossain määrin niiden laajamittaista sovellusta. Toisaalta litium-ioni-akut ovat tehneet vuosien kehitystä, sillä sillä on suhteellisen kypsä tekniikka ja alhaisemmat kustannukset, mikä tekee niistä hallitsevia markkinoilla.

Vaikka kiinteän tilan paristot tarjoavat teoreettisesti parempaa turvallisuutta, niiden on silti vastattava käytännön haasteisiin tässä vaiheessa.

All-Solid-State-paristojen rajapinnan impedanssikysymystä ei ole vielä täysin ratkaistu, ja jotkut valmistajat ovat ottaneet käyttöön "puoliksi kiinteä valtio”Siirtymäliuos - rei'ittäen pienen määrän nestemäistä elektrolyyttiä johtavuuden parantamiseksi.

Akun valitseminen on pääosin turvallisuusfilosofian valitseminen: litium-ioni-akut ovat kuin tarkkuus Sveitsin armeijan veitset, jotka saavuttavat hallittavan turvallisuuden monimutkaisten suojatoimenpiteiden avulla; Kiinteän tilan paristot ovat kuin kiinteä kallio, luonnostaan ​​vakaa ja kestävä riskeille.

Kaiken kaikkiaan turvallisuuden kannalta solid-aukko Itse asiassa on etu litium-ioni-akkuja verrattuna niiden kiinteiden olosuhteiden elektrolyyttien ja erinomaisen rakennesuunnittelun ominaisuuksien vuoksi. Teknologian etenemisen myötä kiinteän tilan paristojen kustannusten odotetaan vähenevän vähitellen, ja ne voivat lopulta korvata litium-ioni-akut useammissa sovelluksissa tarjoamalla elämäämme turvallisempia energiaratkaisuja.  

Lisätietoja solid-aukko Tai tutkia vaihtoehtoja erityistarpeisiisi? Zye -tiimimme on täällä auttamassa.

Olemme erikoistuneet huippuluokan akkutekniikoihin ja voimme tarjota asiantuntija-ohjeita oikean ratkaisun valitsemisesta sovellukseesi.

Älä epäröi tavoittaa meitä coco@zyepower.com Lisätietoja tai keskustellaksesi vaatimuksistasi. Valmistamme tulevaisuutta yhdessä!