Hvordan sammenlignes faststoffbatterier med litiumionbatterier når det gjelder sikkerhet?

Har du noen gang bekymret deg for at telefonen din overopphetes eller til og med eksploderer mens du ladet den? Har du noen gang følt deg bekymret for batterisikkerhet etter å ha sett nyhetsrapporter om droner som har fått fyr på grunn av batteriproblemer? Blant de forskjellige typer tilgjengelige batterier,Solidstatsbatterier og litiumionbatterierblir ofte sammenlignet. Hvilken er tryggere?

For å utforske dette spørsmålet, må vi starte med kjernekomponentene i batteriene.

1. Elektrolytt: Den første forsvarslinjen for sikkerhet

Litium-ion-batterier bruker typisk organiske flytende elektrolytter, som har en viss grad av brennbarhet. Når batteriet blir utsatt for mekanisk innvirkning, overlading eller høye temperaturer, kan indre kortslutning oppstå, noe som forårsaker en rask temperaturøkning. Den flytende elektrolytten kan dekomponere og frigjøre brennbare gasser, noe som fører til forbrenning eller til og med eksplosjoner, hvorav mange er relatert til ustabiliteten til den flytende elektrolytten.

I kontrast, Semi-solid-state-batteri Bruk faste elektrolytter som keramikk eller polymerer, som viser utmerket kjemisk stabilitet og ikke-flammbarhet. Selv under ekstreme forhold er det usannsynlig at faste elektrolytter vil dekomponere eller lekke, noe som reduserer risikoen for brann eller eksplosjon betydelig. Sulfid faste elektrolytter har et tenningspunkt som overstiger 500 ° C, mens oksydelektrolytter forblir stabile selv ved 800 ° C.

Strukturelt sett er elektrodene i litiumionbatterier tett avstand, noe som gjør dem utsatt for dendritvekst. Dendritter er trelignende krystaller dannet ved ujevn avsetning av litiumioner på elektrodeoverflaten under lading og utslipp. 

De kan stikke hull på separatoren og forårsake interne kortslutning og sikkerhetshendelser. I kontrast har de faste elektrolytter i faststoffbatterier høy mekanisk styrke, og effektivt undertrykker dendritvekst og penetrering, noe som forbedrer batterisikkerheten ytterligere.

2. Overlevelseskonkurranse i ekstreme miljøer

Ved -20 ° C blir væskeelektrolytten i litium -ion -batterier tyktflytende, noe som forårsaker et kraftig fall i ionekonduktivitetseffektiviteten. Dette reduserer ikke bare batteriets levetid, men kan også forverre dendrittveksten på grunn av ujevn lading og utskrivning. I kontrast,Solid-state-batterierÅ bruke sulfidelektrolytter kan opprettholde over 70% av kapasiteten ved -40 ° C, og dendrittveksthastigheten ved lave temperaturer er bare en femtedel av litium-ion-batterier.

Gapet blir enda mer uttalt i miljøer med høy temperatur. Når omgivelsestemperaturen når 45 ° C, krever litium-ion-batterier et kjølesystem for å opprettholde sikkerhet, mens faststoffbatterier, etter 500 sykluser med kontinuerlig lading og utladning ved 60 ° C, viser bare en 3% økning i kapasitetsnedbrytning sammenlignet med romtemperaturforhold.

3. Balansering av sikkerhet i kommersialiseringsprosessen

Imidlertid står fast statlige batterier for tiden overfor noen utfordringer.

For eksempel er produksjonskostnadene relativt høye, og produksjonsprosessen er mer kompleks, noe som til en viss grad begrenser deres store anvendelse. Litium-ion-batterier har derimot gjennomgått mange års utvikling, med relativt moden teknologi og lavere kostnader, noe som gjør dem dominerende i markedet.

Selv om solid-state-batterier teoretisk tilbyr overlegen sikkerhet, må de fortsatt takle praktiske utfordringer på dette stadiet.

Grensesnittimpedansproblemet av batterier med alle solid-tilstand er ennå ikke løst fullt ut, og noen produsenter har tatt i bruk en "semi-solid-state”Overgangsløsning - Retaining av en liten mengde flytende elektrolytt for å forbedre konduktiviteten.

Å velge et batteri er egentlig å velge en sikkerhetsfilosofi: litium-ion-batterier er som presisjons sveitsiske hærkniver, og oppnår kontrollerbar sikkerhet gjennom komplekse beskyttende tiltak; Solid-state-batterier er som en solid stein, iboende stabil og motstandsdyktig mot risiko.

Totalt sett med tanke på sikkerhet, Solid-state-batteri har faktisk en fordel i forhold til litium-ion-batterier på grunn av egenskapene til deres solid-state elektrolytter og overlegen strukturell design. Når teknologien fortsetter å avansere, forventes kostnadene for faststoffbatterier gradvis å avta, og de kan til slutt erstatte litium-ion-batterier i flere applikasjoner, og gi tryggere energiløsninger for livene våre.  

Å lære mer om Solid-state-batteri Eller utforske alternativer for dine spesifikke behov? Teamet vårt på Zye er her for å hjelpe.

Vi spesialiserer oss på banebrytende batteriteknologier og kan gi ekspertveiledning for å velge riktig løsning for applikasjonen din.

Ikke nøl med å nå ut til oss kl coco@zyepower.com For mer informasjon eller for å diskutere dine krav. La oss makt fremtiden sammen!