Wie sind Festkörperbatterien im Vergleich zu Lithium -Ionen -Batterien in Bezug auf Sicherheit?

Haben Sie sich jemals Sorgen über Ihre Telefonüberhitzung gemacht oder sogar explodieren, während Sie es aufladen? Haben Sie sich jemals besorgt über die Sicherheit der Batterie gefühlt, nachdem Sie Nachrichten über Drohnen gesehen haben, die aufgrund von Batterieproblemen Feuer fangen? Unter den verschiedenen verfügbaren Arten von Batterien,Festkörperbatterien und Lithium -Ionen -Batterienwerden oft verglichen. Welches ist sicherer?

Um diese Frage zu untersuchen, müssen wir mit den Kernkomponenten von Batterien beginnen.

1. Elektrolyt: Die erste Verteidigungslinie aus Sicherheit

Lithium-Ionen-Batterien verwenden normalerweise organische Flüssigelektrolyte, die einen gewissen Grad an Entflammbarkeit aufweisen. Wenn die Batterie mechanischer Auswirkungen, Überladen oder hohen Temperaturen ausgesetzt ist, können interne Kurzschlüsse auftreten, was zu einem raschen Anstieg der Temperatur führt. Der flüssige Elektrolyt kann brennbare Gase zersetzen und freisetzen, was zu Verbrennung oder sogar Explosionen führt, von denen viele mit der Instabilität des Flüssigelektrolyten zusammenhängen.

Im Gegensatz, Halbfalle-Staaten-Batterie Verwenden Sie feste Elektrolyte wie Keramik oder Polymere, die eine hervorragende chemische Stabilität und Nicht-Entzündungsfähigkeit aufweisen. Selbst unter extremen Bedingungen ist es unwahrscheinlich, dass feste Elektrolyte sich zersetzen oder auslaufen, was das Brand- oder Explosionsrisiko erheblich verringert. Sulfid -Feststoffelektrolyte haben einen Zündpunkt von mehr als 500 ° C, während Oxidelektrolyte selbst bei 800 ° C stabil bleiben.

Strukturell sind die Elektroden in Lithium -Ionen -Batterien eng verteilt, wodurch sie zum Dendritwachstum anfällig sind. Dendriten sind baumähnliche Kristalle, die durch die ungleichmäßige Ablagerung von Lithiumionen auf der Elektrodenoberfläche während des Ladung und Abladung gebildet werden. 

Sie können das Trennzeichen durchbohren und interne Kurzschlüsse und Sicherheitsvorfälle verursachen. Im Gegensatz dazu weisen die festen Elektrolyte in Festkörperbatterien eine hohe mechanische Festigkeit auf, was das Wachstum und die Penetration von Dendriten effektiv unterdrückt und die Sicherheit der Batterie weiter verbessert.

2. Überlebenswettbewerb in extremen Umgebungen

Bei -20 ° C wird der flüssige Elektrolyt in Lithium -Ionen -Batterien viskoös, was zu einem starken Abfall der Ionenleitfähigkeitseffizienz führt. Dies reduziert nicht nur die Batterielebensdauer, sondern kann das Dendrit -Wachstum aufgrund von ungleichmäßigem Laden und Entladung auch verschlimmern. Im Gegensatz,FestkörperbatterienDie Verwendung von Sulfidelektrolyten kann über 70% ihrer Kapazität bei -40 ° C aufrechterhalten, und die Dendrit-Wachstumsrate bei niedrigen Temperaturen beträgt nur ein Fünftel der Lithium-Ionen-Batterien.

Die Lücke wird in Hochtemperaturumgebungen noch stärker ausgeprägt. Wenn die Umgebungstemperatur 45 ° C erreicht, erfordern Lithium-Ionen-Batterien ein Kühlsystem, um die Sicherheit zu erhalten, während Festkörperbatterien nach 500 Zyklen kontinuierlicher Lade- und Entladung bei 60 ° C im Vergleich zu den Bedingungen für Raumtemperaturen nur einen Anstieg der Kapazitätsverschlechterung aufweisen.

3.. Gleiche Sicherheit im Vermarktungsprozess ausgleichen

Solid State -Batterien stehen jedoch derzeit vor einigen Herausforderungen.

Beispielsweise sind ihre Produktionskosten relativ hoch, und der Herstellungsprozess ist komplexer, was in gewissem Maße ihre groß angelegte Anwendung einschränkt. Lithium-Ionen-Batterien hingegen haben sich jahrelang entwickelt, mit relativ ausgereiften Technologien und niedrigeren Kosten, was sie auf dem Markt dominiert.

Obwohl Festkörperbatterien theoretisch überlegene Sicherheit bieten, müssen sie in dieser Phase dennoch praktische Herausforderungen bewältigen.

Das Problem der Grenzflächenimpedanz von All-Solid-State-Batterien wurde noch nicht vollständig gelöst, und einige Hersteller haben eine “eingesetzt“Halbfest”Übergangslösung - eine geringe Menge an Flüssigelektrolyt zur Verbesserung der Leitfähigkeit.

Die Auswahl einer Batterie ist die Auswahl einer Sicherheitsphilosophie im Wesentlichen: Lithium-Ionen-Batterien sind wie Präzisionsschweizer Armeemmesser und erreichen durch komplexe Schutzmaßnahmen kontrollierbare Sicherheit; Festkörperbatterien sind wie ein fester Gestein, von Natur aus stabil und Risiken resistent.

Insgesamt in Bezug auf die Sicherheit, Festkörperbatterie In der Tat hat der Vorteil gegenüber Lithium-Ionen-Batterien aufgrund der Eigenschaften ihrer Festkörperelektrolyte und der überlegenen strukturellen Konstruktion. Wenn die Technologie weiter voranschreitet, werden die Kosten für Festkörperbatterien voraussichtlich allmählich abnehmen und möglicherweise lithium-ionen-Batterien in mehr Anwendungen ersetzen und sicherere Energielösungen für unser Leben bieten.  

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