Wird die beste Wahl für mobile Batterien in Zukunft Festkörperbatterien sein?

Nach einer Phase der Gärung und Verbreitung hat sich die Batterieexplosion von Samsung Note 7 von technologischen Nachrichten zu sozialen Nachrichten entwickelt, die nicht nur die Nerven der gesamten Batterieindustrie betreffen, sondern auch die Sorge um die Sicherheit von Mobiltelefonen. Wäre es also besser, wenn Samsung auf Vollbatterien umsteigen würde? Da Vollbatterien einen herausragenden Vorteil haben, ist die Sicherheit viel höher als die von Flüssiglithiumbatterien und es ist nicht leicht zu explodieren.

In der Tat haben Mobiltelefonhersteller Festkörperbatterien ausgenutzt. Seit 2012 patentiert Apple die All-Solid-State-Batterietechnologie aggressiv und hofft, die neuen Batterien mit hoher Energiedichte, hoher Sicherheit und flexiblem Potenzial für Geräte wie das iPad und das MacBook sowie für flexible elektronische Geräte einsetzen zu können später entwickelt werden. Im November 2015 veröffentlichte das US-Patent- und Markenamt ein neues Apple-Patent für die Festkörper-Batterieladetechnologie - die Festkörper-Batterieladetechnologie für tragbare Geräte.

Die Vollbatterie kann zur Hauptrichtung der Batterieforschung und zur Anerkennung der nächsten Phase der Batterieentwicklung durch die Industrie werden und steht in direktem Zusammenhang mit ihrer einzigartigen Leistung.

Hohe Sicherheit: Festkörperbatterien können die direkte Reaktion der atmosphärischen Zusammensetzung und der Lithiummetalle vollständig verhindern, da ihre Festelektrolyte die positive Seite der Luft von der negativen Seite des Lithiummetalls trennen können und die maximale Betriebstemperatur der Batterie erhöht werden kann Dies ermöglicht es der Batterie, sich an einen breiteren Bereich von Betriebstemperaturen und einen breiteren Anwendungsbereich anzupassen. Sicherheit ist daher eine der grundlegendsten Triebkräfte für die Entwicklung des Feldes der Festkörperbatterien.

Hohe Energiedichte: Nachdem die Festkörperbatterie die Membran und den Elektrolyten der herkömmlichen Lithiumionenbatterie durch das Festelektrolytmaterial ersetzt hat, hat sich auch das für die Lithiumionenbatterie geltende Materialsystem geändert. Der zentralste Punkt ist, dass es nicht erforderlich ist, die in Lithium eingebettete negative Graphitelektrode zu verwenden. Stattdessen kann die direkte Verwendung von Metalllithium als negative Elektrode die Menge an negativem Material erheblich reduzieren, so dass die Energiedichte der Batterie erheblich war verbessert. Die Erhöhung der Energiedichte trägt dazu bei, die Batterien leichter zu machen. Eine der Entwicklungsrichtungen für neue Energiefahrzeuge in China ist das Leichtgewicht. Wenn feste Batterien kommerzialisiert werden können, tragen sie dazu bei.

Flexibilität im Vordergrund: Da Festkörperbatterien einen Vorteil in Bezug auf die dünne Körperhaltung haben können, kann sie möglicherweise zu flexiblen Batterien weiter optimiert werden. Die aus Vollbatterien entwickelte flexible Batterie hält Hunderten bis Tausenden von Biegungen stand und stellt sicher, dass die Leistung im Grunde nicht beeinträchtigt wird. Dieser Batterietyp ist die beste Wahl für einige tragbare elektronische Geräte. Es sind Apples Bemühungen, Festkörperbatterien zu entwickeln, die die Aussicht auf ihre Weichheit erkennen lassen.

Das Aufkommen eines Produkts muss jedoch immer verschiedene Tests durchlaufen, Festkörperbatterien sind keine Ausnahme. Bei Vollfeststoff-Lithiumbatterien hat der Fest-Fest-Kontakt zwischen der Elektrode und dem Festelektrolyten einen höheren Grenzflächenkontaktwiderstand als der Fest-Flüssig-Kontakt. Gleichzeitig wirken sich die Schnittstellenkompatibilität und -stabilität erheblich auf die Zyklusleistung von Vollfeststoff-Lithiumbatterien aus. Und Multiplikatorleistung. Darüber hinaus sind Festkörperbatterien mit dem Entwicklungsengpass konfrontiert, bei dem Produktionsprozesse erhöht und Kosten gesenkt werden müssen.

Als Reaktion auf diese Probleme haben viele wissenschaftliche Forschungseinrichtungen viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit geleistet.

Sakti3, gegründet von Mali · saisiteli, einem ehemaligen Professor für Ingenieurwissenschaften an der Universität von Michigan, hat eine Festkörper-Lithiumbatterie entwickelt, die aus Flachbildfernsehern und Sonnenkollektoren besteht. Die Batterie, die die "Dünnschicht-Abscheidungstechnologie" verwendet, kostet nur ein Fünftel der derzeitigen Kosten für Lithiumbatterien. Die Energiedichte ist jedoch doppelt so hoch wie die von Lithiumbatterien.

Das Forschungs- und Entwicklungsteam des Technologieforschungsinstituts der Qingdao-Energiespeicherindustrie hat eine Reihe von Festpolymerelektrolyten mit hervorragender Gesamtleistung entwickelt. Das elektrochemische Fenster der neuen Festkörperelektrolytmembran kann 4,6 V erreichen, und die thermische Stabilitätstemperatur des Elektrolyten kann mindestens 200 ° C erreichen. Wenn dieser Elektrolyt für vollständig feste lithium-ionen-batterien verwendet wird, bleiben nach 1.000 langen Lade- und Entladezyklen immer noch 92% der Kapazität erhalten. Gegenwärtig hat diese Art von Hochenergiedichte und Hochleistungs-Vollfest-Lithiumbatterie den zyklischen Drucktest für simulierte Drucklager mit einer Seetiefe von 11000 Metern bestanden und wird voraussichtlich zur idealen Energieleistung der Tiefseebatterie. Wasser tauchbar wie der "Drache" in der Zukunft.

Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich verwendeten Granat als Elektrolyt, um die Kontaktfläche zwischen der Festbatterieelektrode und dem Elektrolyten zu vergrößern und so den Effekt einer schnelleren Aufladung der Festbatterie zu erzielen und der Temperatur von 100 ° C standzuhalten.

SunCultureSolar wandte Festkörperbatterietechnologie auf dem Gebiet der Energiespeicherung an. Es wurde ein neues integriertes Solarpanel mit eingebauten Festkörper-Niederspannungsbatterien entwickelt, das nahtlos in Wechselrichter integriert ist. Durch dieses vollständig integrierte Produktdesign können die Gesamtkosten für die Installation und Speicherung von Solarenergie um mehr als 50% gesenkt werden.

Festkörperbatterien enthalten keine brennbaren flüssigen Elektrolyte, was die Sicherheit von Batterien erheblich verbessern kann und sicherlich zu einer fortschrittlichen Technologie in der Batterieindustrie werden wird. Da sich alle Länder der Welt in der Anfangsphase der Forschung und Entwicklung von Festkörperbatterien befinden, ist dies jetzt die beste Zeit für die Forschung, Entwicklung und Industrialisierung von Festkörperbatterien und eine großartige Gelegenheit für die USA Batterieindustrie in China, um "führend" in der internationalen Gemeinschaft zu erreichen. Darüber hinaus ist die Anhäufung von Forschungs- und Entwicklungstechnologie und Erfahrung mit Festkörperbatterien auch für die zukünftige Forschung und Entwicklung von Lithium-Schwefel-Batterien und Lithium-Leer-Batterien von entscheidender Bedeutung.

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