Jaký je rozdíl mezi polovodičovou a polovodičovou baterií?
Co je to polotuhá baterie?
Polotuhé baterie využívají hybridní konstrukci pevného a kapalného elektrolytu. Elektrody na obou stranách baterie neobsahují kapalný elektrolyt a elektrody na druhé straně obsahují kapalný elektrolyt.
Poměr pevného elektrolytu ke kapalnému elektrolytu není jedna ku jedné, ale dělí se podle podílu kapalného elektrolytu v bateriovém článku: kapalný (25wt%), polotuhý (5-10wt%), kvazi-tuhý (0-5wt%) a zcela tuhý (0wt%).
V porovnání se stávajícími lithium-iontovými bateriemi jsou polotuhé baterie malé, stabilnější a bezpečnější, dosahují vyšší hustoty energie a jsou mnohem levnější než lithium-iontové baterie.
Jaký je rozdíl mezi polovodičovou baterií a polovodičovou baterií?
Polovodičové baterie nejsou všechny polovodičové baterie. Všechny polovodičové baterie jsou 100% bez kapalného elektrolytu. Ačkoli jsou si polotuhá baterie a baterie v pevné fázi v principu podobné, existují mezi nimi významné rozdíly:
Elektrolytové materiály
Polotuhé baterie: používají kombinaci částečně pevných a částečně kapalných elektrolytů. Pevný elektrolyt je obvykle keramický nebo polymerní materiál, zatímco kapalný elektrolyt je tradiční kapalný elektrolyt. Tato kombinace může zlepšit iontovou vodivost a mezifázovou stabilitu baterie.
Plně pevné baterie: používat pevné elektrolyty zcela bez kapalných složek. Pevnými elektrolyty mohou být keramika, polymery nebo jiné pevné materiály s vysokou stabilitou a bezpečností.
Bezpečnost
Polotuhé baterie: Ve srovnání s tradičními bateriemi s kapalným elektrolytem je bezpečnost vyšší, protože částečně pevné elektrolyty mohou snížit riziko úniku kapalných elektrolytů. Protože však stále obsahují kapalné složky, není jejich bezpečnost tak dobrá jako u baterií s plně pevným elektrolytem.
Plně pevné baterie: Vzhledem k tomu, že se zcela používají pevné elektrolyty, je eliminováno riziko úniku a hoření kapalných elektrolytů a bezpečnost je nejvyšší.
Hustota energie
Polotuhé baterie: mají vyšší energetickou hustotu, protože částečně pevné elektrolyty mohou zlepšit celkovou stabilitu a účinnost nabíjení a vybíjení baterie, ale protože stále obsahují kapalné složky, není energetická hustota tak vysoká jako u plně pevných baterií.
Plně pevné baterie: Vzhledem k tomu, že se zcela používají pevné elektrolyty, lze dosáhnout vyšší hustoty energie a potenciální hustota energie daleko převyšuje hustotu energie tradičních baterií s kapalným elektrolytem a polotuhých baterií.
Výroba a náklady
Polotuhá baterie: Výrobní proces je poměrně jednoduchý, protože část výrobního procesu lze použít ve stávající výrobní lince baterií s kapalným elektrolytem, takže náklady jsou nižší než u baterií s pevným elektrolytem.
Celoplošná baterie s pevným jádrem: Výrobní proces je složitý a technologie náročná. Současné výrobní náklady jsou vysoké, ale s rozvojem technologie a velkovýroby se očekává, že se náklady sníží.
Jaké jsou výhody polotuhých baterií?
1. Vysoká hustota energie
Horní hranice energetické hustoty kapalných lithium-iontových baterií je obecně uznávána kolem 300Wh/kg-400Wh/kg. Teoretická hustota energie pevnolátkových baterií dosahuje až 700Wh/kg, což je téměř dvojnásobek současných nejmodernějších údajů o lithiových bateriích.
2. Překonání problému teplotního útlumu
Pevné elektrolyty se používají v polotuhých bateriích a pevné elektrolyty nemají vliv na výkon baterie v důsledku nízkých teplot. To účinně řeší problém zkrácení životnosti baterií v zimě u čistě elektrických vozidel.
3. Vyšší bezpečnost
Polotuhé baterie nebo baterie s pevným skupenstvím neobsahují žádné kapalné látky nebo je jejich obsah značně omezen. Proto při poškození nebo proražení účinně zabrání samovznícení nebo výbuchu.
4. Delší životnost
Podle dostupných údajů má současná polotuhá baterie po 2 000 cyklech při pokojové teplotě míru zachování kapacity vyšší než 85%. Za stejných podmínek si běžné kapalné baterie po 1 200 cyklech zachovávají kapacitu jen asi 80%.
Odkud pochází technologie polotuhých baterií?
Technologie polotuhého skupenství je spíše střednědobým produktem ve výzkumu baterií s pevným skupenstvím. Polovodičové baterie se stále potýkají s mnoha problémy, pokud jde o rozsah, komercializaci a náklady.
Mnoho společností vyrábějících baterie se rozhodlo nejprve urychlit výzkum a vývoj polotuhých baterií. Přesto se stále najdou lidé, kteří se domnívají, že polotuhé baterie bude nakonec obtížné komercializovat, a polotuhé baterie jsou již nyní konečným řešením pro elektromobily.
Dne 17. prosince 2023 NIO živě přenášela použití 150kwh polotuhé baterie k dokončení výzvy na dojezd 1 000 km.
Podle aktuálně zveřejněných technických informací je pevný elektrolyt používaný v pevnolátkových bateriích založen na vzácných kovech a složitých procesech, což je hlavní důvod ovlivňující cenu.
Baterie v polotuhém stavu se od dospělých lithiových baterií liší pouze asi 20% procesu. Jsou založeny na transformaci stávajících výrobních linek baterií a lze je vyrábět rychleji ve velkém. Z hlediska ekonomické efektivity a rychlosti industrializace je proto v současné době pro podniky nejlepší polotuhá technologie.
Jak fungují polotuhé baterie
Stejně jako všechny baterie i polotuhé baterie uvolňují proud prostřednictvím chemických reakcí mezi kladnými a zápornými elektrodami. Polotuhé baterie mají obvykle elektrolyty, které se blíží gelu. V tradičních lithiových bateriích jsou kladná a záporná elektroda "skladištěm energie" a elektrolyt je jako "kanál", který umožňuje volný pohyb iontů lithia mezi kladnou a zápornou elektrodou. Proto se také nazývá kapalinová baterie.
Polotuhé baterie přinesly inovace v oblasti elektrodových materiálů. Jako elektrodové materiály používají "bahno" vzniklé smícháním jemných částic sloučeniny lithia s tekutým elektrolytem. Tato hybridní konstrukce umožňuje baterii zachovat vysokou bezpečnost pevnolátkových baterií a zároveň vysokou rychlost přenosu iontů jako u kapalných baterií.
Je již polotuhá látka komerčně dostupná?
Některé společnosti zahájily výrobu v malém měřítku a použily ji pro spotřební elektroniku a elektromobily.
Například čínská automobilová značka Zhiji tentokrát uvedla na trh polotuhou baterii. Podle oficiálního popisu baterie obsahuje jak pevné, tak tekuté elektrolyty.
Společnost Zhiji ve skutečnosti není první společností vyrábějící nová energetická vozidla, která instaluje polotuhé baterie. Na konci loňského roku provedla společnost NIO dlouhodobý test vozu NIO ET7 vybaveného 150kWh polotuhou baterií a skutečný dojezd přesáhl 1044 km.
Stále však neexistují aplikace, které by využívaly polotuhé baterie, které by bylo možné zakoupit. Teprve v dubnu 2024 zahájila společnost NIO akci pronájmu polotuhých baterií o kapacitě 150 kWh.
CS 
EN 
ES 
DE 
PT 
AR 
KU 
ID 
RU 
SL 
KO 
FR 
IT 
BG 
NL 