Welche haben vorteilhafte Festkörperbatterien oder Flüssigbatterien?

Welche haben vorteilhafte Festkörperbatterien oder Flüssigbatterien?

Da China zum weltweit größten Markt für Elektrofahrzeuge geworden ist, hat sich auch die Batterieindustrie schnell entwickelt. Die Produktion und der Verkauf von Lithiumbatterien nehmen von Jahr zu Jahr zu.

Da die Industrialisierung von Lithiumbatterien jedoch allmählich reift, subventioniert der Staat die Subventionen für neue Energiefahrzeuge und Batterien, bis die Politik abgeschafft wird. Die Entwicklung der gegenwärtigen Industrie und die Umsetzung von Richtlinien stellen neue Anforderungen an die Energiedichte von Batterien. Der Entwicklungstrend von power-batterien geht in Richtung einer sichereren und energieintensiveren Seite.

Festkörper-Lithium-Metall-Batterien sind die beste Lösung für die Energiedichte?

"Feste Lithiummetallbatterien sind die beste Lösung für die Energiedichte." Hu Qichao, Gründer und CEO der Massachusetts Solid Energy Company, ist der Ansicht, dass Festkörper-Lithium-Metall-Batterien aus Sicht des Entwicklungstrends der aktuellen Lithiumbatterietechnologie aus Sicht der Routenentwicklung die optimale Lösung für die Energiedichte sind. Der Zustand der aktuellen Batterie bewegt sich in einer sichereren Richtung von einem flüssigen in einen festen Zustand.

Welches ist also vorteilhafter als Festkörperbatterien und Flüssigbatterien?

Die traditionelle Flüssiglithiumbatterie wird treffend als "Schaukelbatterie" bezeichnet. Die beiden Enden des Schaukelstuhls sind die positiven und negativen Pole der Batterie, und die Mitte ist Elektrolyt (Flüssigkeit). Lithium-Ionen sind wie ein ausgezeichneter Athlet. Es läuft zwischen den beiden Enden des Schaukelstuhls hin und her. Während der Bewegung von Lithiumionen vom positiven zum negativen Pol zum positiven Pol ist der Lade- und Entladevorgang der Batterie abgeschlossen. Das Prinzip einer Festkörperbatterie ist das gleiche, außer dass ihr Elektrolyt fest ist und ihre Dichte und Struktur es ermöglichen, dass sich mehr geladene Ionen an einem Ende ansammeln, mehr Strom leiten und dadurch die Batteriekapazität erhöhen.

Daher wird bei gleicher Strommenge die Festkörperbatterie kleiner. Darüber hinaus wird die Versiegelung einfacher, da Festkörperbatterien keinen Elektrolyten enthalten. Bei Verwendung an großen Geräten wie Automobilen müssen keine zusätzlichen Kühlrohre, elektronischen Steuerungen usw. hinzugefügt werden, während Kosten gespart und Gewicht reduziert werden. In Bezug auf die Energiedichte entwickelt sich die Technologie der Lithiumbatterien von einer höheren Energiedichte von Lithiumionen zu Lithiummetall.

Hu Qichao stellte vor, dass der Festkörper-Lithium-Metall-Akku, an dem er und das Team derzeit arbeiten, auf analoge Weise verstanden wird, indem der aktuelle universelle Smartphone-Akku und der Akku zusammengefügt werden. Festkörper-Lithium-Metall-Batterien sind halb so groß wie die ersteren, aber die gespeicherte Strommenge ist gleich. Darüber hinaus ist die Batterie leichter und die Batteriekosten niedriger. Gegenwärtig werden reine Festmetallbatterien im Allgemeinen in relativ hochwertigen Bereichen wie Militär, Satellit und Drohne eingesetzt.

Die Industrialisierung der Lithiummetalle wartet auf den Durchbruch in der Grundlagenforschung zur Kontrolle der Bildung von Lithiumdendriten

Auf dem Batteriemarkt nehmen Lithiumbatterien aufgrund ihrer Sicherheit, langen Lebensdauer, geringen Wartungskosten, geringen Gewichts, vollständigen Lade- und Entladevorgangs und ohne Memory-Effekt schnell den Markt ein.

Während der Verwendung der Lithiumbatterie kann jedoch eine interne irreversible elektrochemische Reaktion auftreten, wie z. B. Zersetzung des Elektrolyten, Deaktivierung des aktiven Materials, Zusammenbruch der positiven und negativen Strukturen und Verringerung der Anzahl der Lithiumioneninsertion und -deinterkalation. was zu einer Verringerung der Kapazität führt. Insbesondere bei den aktuellen Anforderungen des Schnellladens nimmt die Kapazität der Lithiumbatterie umso schneller ab, je höher die Lade- und Entladespannung und je höher die Temperatur ist, und der Rückgang der Batterielebensdauer ist eine Herausforderung in der Industrie.

"Lithiummetall kann die Leistung der negativen Elektrode aus Graphit und Siliziumkohlenstoff übertreffen und kann kleiner gemacht werden." Hu Qichao stellte vor, dass die Kontrolle der Lithiumdendritentechnologie auf der Basis einer Festelektrolytlösung das Problem des Lebensverfalls weitgehend lösen kann. . Gegenwärtig sind die Kosten für Festkörper-Lithiummetallbatterien jedoch relativ hoch und sie eignen sich besser für Anwendungen, die leichter und weniger kostenbewusst sind.

Tatsächlich ist die US-amerikanische Massachusetts Solid Energy Company derzeit eines der wenigen Batterieunternehmen der Welt, das eine Energiedichte von mehr als 500 Wh erreichen kann, und derzeit die einzige Batteriefabrik, die eine Massenproduktion erreicht.

Es wird davon ausgegangen, dass Hu Qichao 2012 nach seinem Abschluss am MIT SolidEnergy gründete und mit der Erforschung von sekundären Lithiummetallbatterien begann, wodurch die Energiedichte auf das Doppelte der herkömmlichen lithium-ionen-batterien erhöht wurde. Es hat mehr als 50 Millionen US-Dollar an bekannten Risikokapitalinstituten in den USA und in Asien gesammelt. In der ersten Jahreshälfte 2012 gewann Hu Qichao den Clean Energy Award des US-Energieministeriums und wurde Zweiter beim National Clean Energy Business Plan-Wettbewerb. Im selben Jahr wurde es auch vom Forbes-Magazin als einer der 30 herausragenden Wissenschaftler unter 30 Jahren ausgewählt.

Im Jahr 2017 veröffentlichte SolidEnergy die erste Generation von Hermes (High Energy Rechargeable MetalCellsforSpace), der leichtesten Sekundärbatterie der Welt mit einer Energiedichte von 480 Wh / kg, die möglicherweise eine neue Runde der Batteriewende im Boden- und Luftverkehr auslösen wird. Hu Qichao sagte, dass SolidEnergy in Zukunft bereit ist, diese Technologie in den Bereichen Weltraum, Verteidigung, Drohnen für Verbraucher, Smartphones, tragbare Geräte und Elektrofahrzeuge einzusetzen. Ein neues Modell für die Industrialisierung von Lithiummetallen kommt.

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