Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2025-04-15 origine:Propulsé
La batterie à l'état solide fait référence à l'utilisation de l'électrolyte solide au lieu de la batterie de lithium d'électrolyte traditionnel, selon la quantité d'électrolyte solide, peut être divisée en batterie à l'état semi-solide et batterie à l'état tout solide. Habituellement, nous utilisons 10% de la teneur en liquide dans la batterie comme la ligne de division entre les batteries semi-solides et les batteries liquides, tandis que les batteries entièrement solides utiliseront entièrement des électrolytes solides et la teneur en liquide sera réduite à 0%.
La batterie au lithium à l'état solide est principalement composée d'électrode positive, d'électrode négative et d'électrolyte solide, la différence la plus essentielle est de remplacer l'électrolyte de batterie liquide et le diaphragme par un électrolyte solide, pour obtenir une ou moins d'utilisation de diaphragme et d'électrolyte.
1. L'électrode positive est généralement du lithium métal ou des matériaux similaires. Lorsque les ions lithium se déplacent de l'électrolyte solide à l'électrode positive, le matériau positif subit une réaction d'oxydation, libérant des électrons.
2. L'électrode négative est généralement faite d'alliage de lithium ou de matériaux similaires. Lorsque les ions lithium se déplacent de l'électrolyte solide à l'électrode négative, le matériau négatif subira une réaction de réduction et recevra des électrons.
3. L'électrolyte solide est composé de matériaux solides qui peuvent conduire de l'électricité, comme les sels inorganiques contenant du lithium, des polymères ou des matériaux en céramique. Cet électrolyte a une mobilité ionique élevée et une faible résistance, et est chimiquement stable.
Selon la classification des électrolytes, la batterie peut être subdivisée en liquide (25WT%), semi-solide (5-10%), quasi-solide (0-5wt%) et tout solide (0wt%) quatre catégories, dont les trois batteurs semi-solides, quasi-solides et tous solides sont collectivement référés comme des batteurs solides. Les constructeurs automobiles utilisent des batteries à semi-conducteurs, avec la sécurité en tant que conducteur à court terme et de la densité énergétique comme moteur à long terme.
Compared with the liquid battery, the semi-solid battery reduces the amount of liquid electrolyte, and increases the composite electrolyte of oxides and polymers, wherein the oxides are mainly added in the form of diaphragm coating and positive and negative electrode coating, and the polymer is filled in the form of frame network, in addition, the negative electrode is upgraded from the graphite system to the pre-lithium silicon based negative electrode and Électrode négative en métal lithium. L'électrode positive est passée de nickel élevé au nickel élevé + haute tension, base de manganèse riche en lithium et autres électrodes positives, la membrane est toujours conservée et enduite d'un revêtement d'électrolyte solide, le sel de lithium est amélioré de Lipf6 à Litfsi, et la densité d'énergie peut atteindre plus de 350 WH / kg. Bien que les batteries semi-solides réduisent la quantité d'électrolyte liquide, il existe toujours un risque d'inflammabilité.
Comparée à la batterie liquide, la batterie entièrement solide annule l'électrolyte liquide d'origine, choisit les oxydes, les sulfures, les polymères, etc., en tant qu'électrolytes solides, et divise les électrodes positives et négatives sous la forme d'un film mince, remplaçant ainsi le rôle du diaphragme, dont les oxydes progressifs, le potentiel futur de sulfides est le plus grand, et la limite de la limite de la limite, le potentiel futur de sulfides est le plus important, et la limite de la limite de la limite, le potentiel futur de sulfures est le plus important, et la limite de la limite de la limite de polaire est la plus faible. L'électrode négative a été améliorée du système de graphite vers l'électrode négative à base de silicium pré-lithum et l'électrode négative au lithium métal, et l'électrode positive a été passée de nickel élevé à un nickel ultra-élevé, le manganate de nickel au lithium, l'électrode positive à base de mangan riche en lithium, et la densité d'énergie peut atteindre 500 wh / kg.
Selon le matériau et les caractéristiques de l'électrolyte solide, les batteries à l'état solide peuvent être divisées en plusieurs catégories principales, y compris les batteries à l'état solide de sulfure, d'oxyde et de polymère.
Les batteries à l'état solide sulfure utilisent des matériaux de sulfure inorganiques sous forme d'électrolytes, qui ont généralement une conductivité au lithium-ion élevée qui approche ou dépasse les niveaux d'électrolytes liquides traditionnels.
Les électrolytes solides en sulfure ont attiré beaucoup d'attention en raison de leur conductivité ionique élevée, par exemple, la conductivité de l'électrolyte Li10GEP2S12 (LGPS) peut atteindre 1,2 × 10 ^ -2 s / cm. Cependant, l'électrolyte sulfure est sensible à la vapeur d'eau, réagit facilement avec l'eau pour produire du gaz H2S toxique et a des réactions chimiques irréversibles avec l'oxygène et la vapeur d'eau dans l'air, entraînant la réduction de la conductivité ionique et des dommages structurels.
Par conséquent, le développement d'électrolyte solide sulfure est difficile et l'environnement de production est strict.
Les batteries à l'état solide à l'oxyde utilisent des matériaux d'oxyde comme électrolytes, qui ont généralement une faible conductivité ionique, mais ont de bonnes propriétés mécaniques et une stabilité chimique.
L'électrolyte d'oxyde représentatif est la structure de type grenat de li7la3zr2o12 (llzo), sa conductivité ionique est élevée, à température ambiante jusqu'à 10 ^ -4 s / cm. La morphologie compacte de l'électrolyte d'oxyde le fait avoir une résistance mécanique plus élevée, une bonne stabilité dans l'air et une résistance à haute tension. Cependant, en raison de sa forte résistance mécanique, de sa mauvaise déformabilité et de sa faiblesse de l'électrolyte d'oxyde, la feuille d'électrolyte est facile à casser et la perte de contact d'interface solide solide est grande, ce qui limite son application.
La batterie à l'état solide en polymère est composée de matrice de polymère et de sel de lithium, la conductivité ionique est à faible température ambiante, mais lorsqu'elle est chauffée à plus de 60 ℃, la conductivité ionique est considérablement améliorée.
L'électrolyte en polymère a les caractéristiques de poids léger, de bonne élasticité et d'excellentes performances d'usinage, et son processus est proche de la batterie au lithium existante, qui est facile à à grande échelle. Cependant, la stabilité thermique des électrolytes polymères est limitée en raison de leur faible conductivité ionique à température ambiante et du risque de court-circuit causée par la pénétration de la dendrite au lithium.
En plus des trois principaux types de batteries à l'état solide mentionnées ci-dessus, il existe également une batterie à l'état solide combiné, telles que les électrolytes à l'état solide composites, qui sont des électrolytes obtenus à partir de la combinaison d'électrolytes sulfure / oxyde et polymère. Cet électrolyte composite combine les avantages des électrolytes solides inorganiques et organiques avec une conductivité au lithium-ion élevée et une stabilité électrochimique.
De plus, il existe des électrolytes solides de chlorure, qui ont la conductivité ionique élevée du sulfure, de la déformabilité et de la stabilité de l'oxyde pour les matériaux de cathode à haute tension, mais il n'est pas possible en termes de commercialisation à grande échelle.
Les électrolytes solides sont moins fluides que les électrolytes, de sorte que le contact direct entre les solides et les particules solides est médiocre, couplée à une instabilité électrochimique, conduisant à de nombreux problèmes d'interface. Cependant, les avantages potentiels des batteries à l'état solide par rapport aux batteries liquides sont:
Sécurité élevée: les électrolytes solides non volatils et non inflammables ont une sécurité plus élevée que les électrolytes organiques.
Bonne adaptabilité de la température: les batteries entièrement solides peuvent fonctionner sur une plage de température plus large, en particulier à des températures plus élevées.
Densité d'énergie élevée: les batteries entièrement solides devraient résoudre le problème de sécurité de l'électrode négative au lithium métal (dendrites au lithium). De plus, la densité d'énergie des batteries au lithium-ion est améliorée sur la base des électrodes négatives de graphite et de silicium-carbone de batteries au lithium-ion commerciales.
Cellule simplifiée, module, conception du système: puisque les électrolytes solides n'ont pas de fluidité, les chaînes internes peuvent être utilisées.
En tant que direction importante de la technologie énergétique à l'avenir, la batterie à l'état solide a une large perspective de développement. Avec l'avancement de la technologie, la promotion des politiques et l'expansion du marché, les batteries à semi-conducteurs devraient obtenir des applications commerciales à grande échelle.
Progrès technologique: Avec le développement continu de la science des matériaux, de l'électrochimie et d'autres domaines, les problèmes techniques des batteries à l'état solide seront progressivement résolus. Par exemple, la conductivité ionique et les performances de charge rapide des batteries à l'état solide peuvent être améliorées au moyen d'une optimisation composite et d'interface.
Promotion des politiques: le gouvernement chinois attache une grande importance au développement de l'industrie de la batterie à l'état solide et a introduit une série de politiques de soutien. La publication de ces politiques fournit une perspective claire et large du marché et un bon environnement de production et d'exploitation pour le développement de l'industrie de la batterie à semi-conducteurs.
Demande du marché: La croissance rapide du nouveau marché des véhicules énergétiques et l'augmentation de la demande de stockage d'énergie fournissent un large espace de marché pour les batteries à semi-conducteurs. À l'avenir, avec la vulgarisation de nouveaux véhicules énergétiques et la large application de systèmes de stockage d'énergie, la demande de batteries à semi-conducteurs augmentera considérablement.
