中文简体
Solid-state electrolyte ay isang klase ng mga materyales na ginagamit sa mga susunod na henerasyon na baterya, kung saan pinapalitan nila ang likido o gel electrolyte na karaniwang matatagpuan sa tradisyonal na mga cell ng lithium-ion. Ang mga materyales na ito ay maaaring magsagawa ng mga ion (tulad ng mga lithium ion) habang nananatili sa isang solidong yugto, na nag-aalok ng isang promising na landas patungo sa mga baterya na mas ligtas, mas siksik, at mas matagal.
Ano ang mga solid-state electrolyte?
Ang isang solid-state electrolyte ay isang solidong pag-uugali ng ion na nagbibigay-daan sa paggalaw ng lithium o iba pang mga ion sa pagitan ng anode at katod sa isang baterya, habang pinipigilan ang daloy ng mga electron sa loob at paghiwalayin ang mga electrodes. Hindi tulad ng maginoo na mga electrolyte, na nasusunog at pabagu-bago ng isip, ang mga solidong bersyon ng estado ay hindi masusunog at mas matatag na kemikal.
Mga uri ng solid-state electrolyte
Ang mga solidong estado ng electrolyte ay malawak na ikinategorya sa tatlong pangunahing uri:
Ceramic electrolyte
Mga halimbawa: Garnet-type (LLZO), nasicon-type, perovskite na istruktura
Mga kalamangan: Mataas na pag -uugali ng ionic, mahusay na katatagan ng thermal at electrochemical
Cons: malutong, mahirap iproseso
Polymer Electrolyte
Mga halimbawa: polyethylene oxide (PEO), polyvinylidene fluoride (PVDF) -based
Mga kalamangan: nababaluktot, mas madaling gawing, magaan
Cons: mas mababang pag -conductivity ng ionic sa temperatura ng silid
Composite Electrolyte
Timpla ng keramika at polimer upang pagsamahin ang kakayahang umangkop at mataas na kondaktibiti
Madalas na inhinyero para sa mas mahusay na pakikipag -ugnay sa interface at mekanikal na integridad
Mga bentahe ng solid-state electrolyte
Pinahusay na kaligtasan
Ang mga solid-state electrolyte ay hindi masusunog at hindi gaanong madaling kapitan ng pagtagas o pagkasunog, pagtanggal ng mga panganib na nauugnay sa thermal runaway sa mga sistema na batay sa likido.
Mas mataas na density ng enerhiya
Pinapagana nila ang paggamit ng mga lithium metal anod, na may mas mataas na kapasidad kaysa sa mga grapayt na anod na ginamit sa mga maginoo na baterya.
Mas mahaba ang buhay ng pag -ikot
Ang pinahusay na katatagan ng kemikal ay binabawasan ang pagkasira, pagtaas ng bilang ng mga siklo ng singil-discharge.
Mas malawak na temperatura ng operating
Maraming mga solidong electrolyte ang mahusay na gumaganap sa mataas at mababang temperatura nang hindi nawawala ang conductivity o integridad ng istruktura.
Mga hamon sa pag-unlad ng solid-state electrolyte
Habang ang potensyal ay makabuluhan, ang solid-state electrolyte ay nahaharap sa ilang mga teknikal na hadlang:
Pagiging tugma ng interface
Ang mahinang pakikipag -ugnay sa pagitan ng solidong electrolyte at elektrod na materyales ay maaaring maging sanhi ng paglaban sa paglaban at pagkawala ng pagganap.
Ang pagiging kumplikado ng pagmamanupaktura
Ang paggawa ng manipis, walang depekto na solidong electrolyte layer ay mapaghamong at magastos kumpara sa mga likidong sistema.
Ionic conductivity
Bagaman ang ilang mga keramika ay karibal ng mga likidong electrolyte sa kondaktibiti, maraming mga polimer at hybrids ang nahuli sa temperatura ng silid.
Mga aplikasyon at pananaw sa hinaharap
Ang Solid-State Electrolyte ay isang pangunahing teknolohiya ng pagpapagana para sa:
Solid-State Lithium Battery (SSLIBS)
Ginamit sa mga de -koryenteng sasakyan, portable electronics, at mga aplikasyon ng aerospace.
All-Solid-State Baterya (ASSBS)
Nangangako para sa hinaharap na elektronikong consumer at pag-iimbak ng antas ng grid na may pinahusay na kaligtasan at density.
Susunod na henerasyon na mga chemistries ng baterya
Tulad ng mga baterya ng lithium-sulfur at lithium-air, na nangangailangan ng matatag na mga interface ng electrolyte.
Maraming nangungunang mga tagagawa ng baterya at mga institusyon ng pananaliksik ang mabigat na namumuhunan sa pag-unlad ng solid-state electrolyte, na naglalayong magdala ng mga baterya na solid-state na baterya sa susunod na kahandaan sa susunod na 3-5 taon.
Konklusyon
Ang mga electrolyte ng solid-state ay kumakatawan sa isang pagbabago ng hakbang sa teknolohiya ng baterya. Sa pamamagitan ng pagtugon sa mga alalahanin sa kaligtasan at pagtulak sa mga limitasyon ng density ng enerhiya at habang buhay, nag -aalok sila ng isang malakas na alternatibo sa maginoo na likidong electrolyte. Habang ang mga hamon sa teknikal ay nananatili, ang patuloy na pagsulong sa agham at pagmamanupaktura ay patuloy na naglalagay ng daan patungo sa malawakang pag-ampon ng mga baterya ng solid-state.
