Kakšna je razlika med polprevodniško in polprevodniško baterijo?
Kaj je poltrdna baterija?
Pri poltrdnih baterijah se uporablja hibridna zasnova trdnega elektrolita in tekočega elektrolita. Elektroda na obeh straneh baterije ne vsebuje tekočega elektrolita, elektroda na drugi strani pa vsebuje tekoči elektrolit.
Razmerje med trdnim in tekočim elektrolitom ni ena proti ena, ampak je razdeljeno glede na delež tekočega elektrolita v baterijski celici: tekoči (25wt%), poltrdni (5-10wt%), navidezno trdni (0-5wt%) in popolnoma trdni (0wt%).
V primerjavi z obstoječimi litij-ionskimi baterijami so poltrdne baterije manjše, stabilnejše in varnejše, dosegajo večjo energijsko gostoto in so veliko cenejše od litij-ionskih baterij.
Kakšna je razlika med polprevodniško baterijo in polprevodniško baterijo?
Poltrdna baterija ni vsa poltrdna baterija. Vse polprevodniške baterije 100% nimajo tekočega elektrolita. Čeprav sta si poltrdna baterija in poltrdna baterija načeloma podobni, med njima obstajajo pomembne razlike:
Elektrolitski materiali
Poltrdne baterije: uporabljajo kombinacijo delno trdnih elektrolitov in delno tekočih elektrolitov. Trden elektrolit je običajno keramični ali polimerni material, tekoči elektrolit pa je običajni tekoči elektrolit. Ta kombinacija lahko izboljša ionsko prevodnost in medfazno stabilnost baterije.
Povsem trdne baterije: uporabite trdne elektrolite brez tekočih sestavin. Trdni elektroliti so lahko keramika, polimeri ali drugi trdni materiali z visoko stabilnostjo in varnostjo.
Varnost
Poltrdne baterije: V primerjavi s tradicionalnimi baterijami s tekočimi elektroliti je varnost večja, saj lahko delno trdni elektroliti zmanjšajo tveganje uhajanja tekočih elektrolitov. Ker pa še vedno vsebujejo tekoče sestavine, njihova varnost ni tako dobra kot pri popolnoma trdnih baterijah.
Povsem trdne baterije: Ker se v celoti uporabljajo trdni elektroliti, je nevarnost uhajanja in izgorevanja tekočih elektrolitov odpravljena, varnost pa je najvišja.
Gostota energije
Poltrdne baterije: imajo večjo gostoto energije, ker lahko delno trdni elektroliti izboljšajo splošno stabilnost ter učinkovitost polnjenja in praznjenja baterije, ker pa še vedno vsebujejo tekoče komponente, gostota energije ni tako visoka kot pri popolnoma trdnih baterijah.
Povsem trdne baterije: Ker se v celoti uporabljajo trdni elektroliti, je mogoče doseči večjo energijsko gostoto, potencialna energijska gostota pa močno presega gostoto tradicionalnih baterij s tekočimi elektroliti in poltrdnih baterij.
Proizvodnja in stroški
Poltrdna baterija: Proizvodni postopek je razmeroma preprost, saj se lahko del proizvodnega postopka uporabi v obstoječi proizvodni liniji baterij s tekočim elektrolitom, zato so stroški nižji od stroškov baterij s trdnim elektrolitom.
Povsem polprevodniška baterija: Proizvodni proces je zapleten, tehnologija pa zahtevna. Trenutni proizvodni stroški so visoki, vendar se pričakuje, da se bodo z razvojem tehnologije in obsežno proizvodnjo znižali.
Kakšne so prednosti poltrdnih baterij?
1. Visoka gostota energije
Zgornja meja energijske gostote tekočih litij-ionskih baterij je na splošno priznana pri približno 300Wh/kg-400Wh/kg. Teoretična energijska gostota baterij v trdnem stanju znaša do 700Wh/kg, kar je skoraj dvakrat več od trenutnih podatkov o najnaprednejših litijevih baterijah.
2. Premagovanje problema temperaturnega slabljenja
Trdni elektroliti se uporabljajo v poltrdnih baterijah, trdni elektroliti pa zaradi nizkih temperatur ne vplivajo na delovanje baterije. To učinkovito rešuje problem skrajšanja življenjske dobe baterije pozimi pri povsem električnih vozilih.
3. Večja varnost
Poltrdne baterije ali baterije v trdnem stanju nimajo tekočih snovi ali pa je količina tekočih snovi močno zmanjšana. Zato se ob poškodbi ali preboju učinkovito izognejo samovžigu ali eksploziji.
4. Daljša življenjska doba
Po razpoložljivih podatkih ima trenutna poltrdna baterija po 2.000 ciklih pri sobni temperaturi stopnjo ohranjanja zmogljivosti več kot 85%. V enakih pogojih običajne tekoče baterije ohranijo zmogljivost le približno 80% po 1 200 ciklih.
Od kod prihaja tehnologija poltrdnih baterij?
Tehnologija poltrdne snovi je bolj vmesni izdelek v raziskavah baterij v celoti trdne snovi. Polprevodniški akumulatorji imajo še vedno veliko težav z obsegom, komercializacijo in stroški.
Številna podjetja za baterije se odločajo, da bodo najprej pospešila raziskave in razvoj poltrdnih baterij. Kljub temu nekateri še vedno menijo, da bo poltrdne baterije sčasoma težko komercializirati, in poltrdne baterije so že zdaj najboljša rešitev za električna vozila.
Družba NIO je 17. decembra 2023 v živo prenašala uporabo poltrdnostenske baterije s 150 kWh, s katero je opravila izziv z dosegom 1 000 km.
Glede na trenutno objavljene tehnične informacije je trdni elektrolit, ki se uporablja v polprevodniških baterijah, odvisen od redkih kovin in zapletenih postopkov, kar je ključni razlog, ki vpliva na stroške.
Baterije s poltrdnim stanjem se od zrelih litijevih baterij razlikujejo le v približno 20% procesu. Temeljijo na preoblikovanju obstoječih proizvodnih linij za baterije in jih je mogoče hitreje množično proizvajati. Zato je z vidika gospodarske učinkovitosti in hitrosti industrializacije tehnologija poltrdne snovi trenutno najboljša za podjetja.
Kako delujejo poltrdne baterije
Tako kot vse baterije tudi poltrdne baterije sproščajo tok s kemičnimi reakcijami med pozitivnimi in negativnimi elektrodami. Poltrdne baterije imajo običajno elektrolite, ki so bližje gelu. V tradicionalnih litijevih baterijah sta pozitivna in negativna elektroda "skladišči energije", elektrolit pa je kot "kanal", ki omogoča prosto gibanje litijevih ionov med pozitivno in negativno elektrodo. Zato jo imenujemo tudi tekoča baterija.
Poltrdne baterije so prinesle inovacije na področju elektrodnih materialov. Kot elektrodni material uporabljajo "blato", ki nastane z mešanjem drobnih delcev litijeve spojine s tekočim elektrolitom. Ta hibridna zasnova omogoča, da baterija ohrani visoko varnost trdnih baterij, hkrati pa ima tudi visoko stopnjo prenosa ionov tekočih baterij.
Ali je poltrdna snov že na voljo na trgu?
Nekatera podjetja so začela s proizvodnjo v manjšem obsegu in jo uporabila za potrošniško elektroniko in električna vozila.
Kitajska avtomobilska znamka Zhiji je na primer tokrat predstavila poltrdnostensko baterijo. Po uradnem opisu baterija vsebuje tako trdne kot tekoče elektrolite.
Podjetje Zhiji ni prvo podjetje za nova energetska vozila, ki je vgradilo poltrdne baterije. Konec lanskega leta je podjetje NIO izvedlo dolgotrajni preskus vozila NIO ET7, opremljenega s 150 kWh poltrdno baterijo, pri čemer je dejanski doseg presegel 1044 km.
Vendar pa še vedno ni aplikacij, ki bi uporabljale poltrdne baterije, ki jih je mogoče kupiti. Družba NIO je šele aprila 2024 začela z najemom poltrdnostenskih baterij s kapaciteto 150 kWh.
SL 
EN 
FR 
ES 
DE 
IT 
PT 
ID 
RU 
KO 