Каква е разликата между полутвърдотелен акумулатор и твърдотелен акумулатор?
Какво представлява батерията с полутвърдо състояние?
Батериите с полутвърдо състояние използват хибридна конструкция от твърд електролит и течен електролит. Електродът от двете страни на батерията не съдържа течен електролит, а електродът от другата страна съдържа течен електролит.
Съотношението на твърдия електролит към течния електролит не е едно към едно, а е разделено в зависимост от дела на течния електролит в акумулаторната клетка: течен (25wt%), полутвърд (5-10wt%), квазитвърд (0-5wt%) и изцяло твърд (0wt%).
В сравнение със съществуващите литиево-йонни батерии, полутвърдите батерии са с малки размери, по-стабилни и безопасни, могат да постигнат по-висока енергийна плътност и са много по-евтини от литиево-йонните батерии.
Каква е разликата между полутвърдотелен акумулатор и изцяло твърдотелен акумулатор?
Полутвърдотелната батерия не е изцяло твърдотелна батерия. Цялата твърдотелна батерия е 100% без течен електролит. Въпреки че полутвърдотелната батерия и твърдотелната батерия са сходни по принцип, между тях има значителни разлики:
Електролитни материали
Полутвърди батерии: използват комбинация от частично твърди електролити и частично течни електролити. Твърдият електролит обикновено е керамичен или полимерен материал, докато течният електролит е традиционен течен електролит. Тази комбинация може да подобри йонната проводимост и междуфазовата стабилност на батерията.
Изцяло солидни батерии: използват твърди електролити без течни компоненти. Твърдите електролити могат да бъдат керамика, полимери или други твърди материали с висока стабилност и безопасност.
Безопасност
Полутвърди батерии: В сравнение с традиционните батерии с течен електролит безопасността е подобрена, тъй като частично твърдите електролити могат да намалят риска от изтичане на течни електролити. Въпреки това, тъй като все още съдържат течни компоненти, безопасността им не е толкова добра, колкото тази на изцяло твърдите батерии.
Изцяло солидни батерии: Тъй като се използват изцяло твърди електролити, рискът от изтичане и изгаряне на течните електролити е елиминиран, а безопасността е най-висока.
Енергийна плътност
Полутвърди батерии: имат по-висока енергийна плътност, тъй като частично твърдите електролити могат да подобрят цялостната стабилност и ефективността на зареждане и разреждане на батерията, но тъй като все още съдържат течни компоненти, енергийната плътност не е толкова висока, колкото при изцяло твърдите батерии.
Изцяло солидни батерии: Тъй като се използват изцяло твърди електролити, може да се постигне по-висока енергийна плътност, а потенциалната енергийна плътност далеч надхвърля тази на традиционните батерии с течен електролит и полутвърди батерии.
Производство и разходи
Полутвърдотелен акумулатор: Производственият процес е сравнително прост, тъй като част от производствения процес може да се използва в съществуващата линия за производство на батерии с течен електролит, така че разходите са по-ниски от тези на изцяло твърдотелните батерии.
Изцяло твърдотелна батерия: Производственият процес е сложен, а технологията - трудна. Настоящите производствени разходи са високи, но с напредването на технологиите и широкомащабното производство се очаква разходите да намалеят.
Какви са предимствата на полутвърдите батерии?
1. Висока енергийна плътност
Горната граница на енергийната плътност на течните литиево-йонни батерии обикновено е около 300Wh/kg-400Wh/kg. Теоретичната енергийна плътност на твърдотелните батерии достига 700Wh/kg, което е почти два пъти повече от сегашните най-съвременни данни за литиевите батерии.
2. Преодоляване на проблема с температурното затихване
Твърдите електролити се използват в полутвърдите батерии, а твърдите електролити не влияят на работата на батерията поради ниските температури. Това ефективно решава проблема с намаления живот на батерията през зимата при чисто електрическите превозни средства.
3. По-висока безопасност
Полутвърдите батерии или батериите в твърдо състояние нямат течни вещества или течните вещества са значително намалени. Следователно при повреда или пробив те ефективно избягват спонтанно горене или експлозия.
4. По-дълъг експлоатационен живот
Според наличните данни настоящата полутвърдотелна батерия запазва капацитета си с повече от 85% след 2000 цикъла при стайна температура. При същите условия обикновените течни батерии запазват капацитета си само с около 80% след 1200 цикъла.
Откъде идва технологията на полутвърдотелните батерии?
Технологията на полутвърдо състояние е по-скоро междинен продукт в изследванията на изцяло твърдотелните батерии. Твърдотелни батерии все още има много проблеми по отношение на мащаба, комерсиализацията и разходите.
Много компании за акумулатори избират да ускорят първо научноизследователската и развойната дейност на полутвърдотелните акумулатори. Въпреки това все още има хора, които смятат, че твърдотелните батерии в крайна сметка трудно ще бъдат комерсиализирани, и полутвърдотелните батерии вече са най-доброто решение за електрическите превозни средства.
На 17 декември 2023 г. NIO излъчи на живо използването на полутвърдотелен акумулатор с капацитет 150 kWh, за да изпълни предизвикателството за пробег от 1000 км.
Според публикуваната към момента техническа информация твърдият електролит, използван в твърдотелните батерии, се основава на редки метали и сложни процеси, което е основната причина, влияеща върху цената.
Полутвърдотелните батерии се различават от зрелите литиеви батерии само по около 20% от процеса. Те се основават на преобразуването на съществуващи производствени линии за батерии и могат да се произвеждат масово по-бързо. Следователно по отношение на икономическата ефективност и скоростта на индустриализация полутвърдотелната технология понастоящем е най-добрата за предприятията.
Как работят батериите в полутвърдо състояние
Подобно на всички батерии, полутвърдите батерии освобождават ток чрез химически реакции между положителните и отрицателните електродни материали. Полутвърдите батерии обикновено имат електролити, които са по-близки до гел. В традиционните литиеви батерии положителният и отрицателният електрод са "складове за енергия", а електролитът е като "канал", който позволява на литиевите йони да се движат свободно между положителния и отрицателния електрод. Затова се нарича и течна батерия.
В полутвърдите батерии са направени нововъведения в областта на електродните материали. Те използват като електродни материали "кал", образувана от смесването на фини частици литиево съединение с течен електролит. Тази хибридна конструкция позволява на батерията да поддържа високата безопасност на твърдотелните батерии, като същевременно има и високата скорост на предаване на йони на течните батерии.
Има ли вече полутвърдо вещество в търговската мрежа?
Някои компании са започнали производство в малък мащаб и са го приложили в потребителската електроника и електрическите превозни средства.
Този път например китайската марка автомобили Zhiji пусна на пазара полутвърдотелна батерия. Според официалното описание батерията съдържа както твърди електролити, така и течни електролити.
Всъщност Zhiji не е първата компания за нови енергийни превозни средства, която инсталира полутвърдотелни батерии. В края на миналата година NIO проведе продължително изпитание на NIO ET7, оборудван с полутвърдотелна батерия с капацитет 150 kWh, като реалният пробег надхвърли 1044 km.
Все още обаче няма приложения, които да използват полутвърдотелни батерии, които могат да бъдат закупени. Едва през април 2024 г. NIO стартира събитие за отдаване под наем на полутвърдотелни батерии с капацитет 150kwh.
BG 
EN 
ES 
DE 
PT 
AR 
KU 
ID 
RU 
SL 
KO 
FR 
IT 
NL 
CS 