Festkörper-Lithiumbatterie im Vergleich zu herkömmlicher Lithiumbatterie

Sicherheit, Energiedichte und Zyklenlebensdauer sind seit jeher drei Hauptanforderungen an Power-Batterien. Da Festkörperbatterien das Potenzial haben, herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien in allen drei Punkten zu übertreffen, gelten sie auch als die nächste Generation der Batterietechnologie:

Vorteile einer Festkörperbatterie: Hohe Sicherheit, keine Gefahr einer Selbstentzündung oder Explosion. Konventionell Lithium-Ionen-Batterien Die Verwendung organischer Elektrolyte führt unter anormalen Bedingungen wie Überladung und internem Kurzschluss tendenziell zu einer Wärmeentwicklung im Elektrolyten und es besteht die Gefahr einer Selbstentzündung oder sogar einer Explosion. Alle Festkörper-Lithiumbatterien basieren auf festen Materialien, die nicht brennbar, nicht korrodierend, nicht flüchtig und frei von Flüssigkeitslecks sind und von denen erwartet wird, dass sie Lithiumdendriten überwinden. Bei halbfesten, quasifesten Batterien besteht immer noch ein gewisses Risiko der Entflammbarkeit, aber die Sicherheit ist auch höher als bei Flüssigelektrolytbatterien.

Vorteile der Festkörperbatterie 2: Durch die hohe Energiedichte wird erwartet, dass die Angst vor der Kilometerleistung von Elektrofahrzeugen vollständig gelöst wird. Derzeit ist die Lithium-Ionen-Batterie technisch gesehen nahe an der Leistungsgrenze. Die Energiedichte der Tesla NCA18650-Batterie erreicht 250 Wh/kg. Die Energiedichte der im Model3 verwendeten 21700-Batterie beträgt etwa 300 Wh/kg und die Reichweite beträgt etwa 400 bis 500 Kilometer. Es ist unmöglich, die Kilometerangst vollständig zu lösen.

Bei Festkörperbatterien benötigt der Festkörperelektrolyt einerseits kein Diaphragma und keinen Elektrolyten. Diese beiden Teile machen zusammen fast 40 % des Volumens und 25 % der Masse einer herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterie aus. Andererseits gibt es keine Leckagen, Korrosion usw. Das Problem besteht darin, dass das Batteriegehäuse und das Kühlsystemmodul vereinfacht werden können, um das Gewicht des Batteriesystems weiter zu reduzieren. Darüber hinaus können die neuen positiven und negativen Materialien dazu führen, dass das elektrochemische Fenster 5 V oder mehr erreicht, was die Energiedichte grundlegend erhöhen kann und voraussichtlich 500 Wh/kg erreichen wird. Es wird erwartet, dass sich die Reichweite bei gleicher Batteriekapazität auf 600–700 km erhöht.

Darüber hinaus bieten Festkörperbatterien die Vorteile einer langen Lebensdauer, eines großen Betriebstemperaturbereichs und einer schnellen Aufladung.

Die Entwicklung von Lithium-Ionen-Festkörperbatterie stellt einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Energiespeicherung dar. Mit ihrer erhöhten Sicherheit, verbesserten Energiedichte, längeren Lebensdauer und einem größeren Betriebstemperaturbereich Lithium-Ionen-Festkörperbatterie haben das Potenzial, verschiedene Branchen zu revolutionieren. Kontinuierliche Forschungs- und Entwicklungsbemühungen sind von entscheidender Bedeutung, um die mit Festkörperelektrolyten verbundenen Herausforderungen zu meistern, den Weg für die breite Einführung dieser Technologie zu ebnen und neue Möglichkeiten für eine nachhaltige Zukunft zu erschließen.

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