Festkörper-Lithium-Ionen-Akku

Lithium-Ionen-Batterien waren in der Branche ein Hauch frischer Luft. Sie haben Blei-Säure-Batterien ersetzt, die einst die verschiedenen Geräte und Anwendungen beherrschten. Im Vergleich zu anderen Optionen sind Lithium-Ionen-Batterien viel sicherer und leistungsfähiger. Sie haben die Batteriekapazität und -dichte erweitert.

Obwohl Lithium-Ionen-Batterien eine Reihe von Vorteilen bieten und die beste Option für wiederaufladbare Zellen für verschiedene Geräte und Telefone geworden sind, gibt es bestimmte Einschränkungen für die Batterie. Es ist bekannt, dass Lithium-Ionen-Batterien eine begrenzte Lebensdauer und Leistungsdichte haben.

Während viele gedacht haben könnten, dass Innovation mit der Erfindung von Lithium-Ionen-Batterien geendet hätte, war dies nicht der Fall. Den Forschern ist es gelungen, Lithium-Ionen-Batterien durch die Herstellung von Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien weiter zu perfektionieren.

Festkörper-Lithium-Ionen-Batterie Definition

Festkörper-Lithium-Ionen-Batterie verwendet Festelektroden sowie einen Festelektrolyten. Dies unterscheidet sich erheblich von den üblichen Lithium-Ionen-Batterien, die auf flüssigen Elektrolyten basieren. Eines der Probleme bei der Verwendung von Festelektrolyt ist die Stabilität.

Kürzlich wurden Untersuchungen durchgeführt, mit denen eine Methode gefunden werden konnte, mit der der Festelektrolyt im Lithiummetall stabilisiert werden konnte. Es wurden Bornitrid mit Nanobeschichtung verwendet, um Batterien mit einer Ladekapazität zu liefern, die zehnmal so hoch ist wie die von Lithiumionenbatterien auf Graphitbasis. Darüber hinaus besteht der verwendete Elektrolyt aus Keramik. Dieser Elektrolyt ist im Gegensatz zum flüssigen Elektrolyten nicht brennbar. Dies trägt weiter zur Verringerung der Sicherheitsbedenken bei.

Verwendetes Material

In den meisten Fällen ähnelt die Zellchemie einer Festkörperzelle der einer Flüssigelektrolytzelle. Das in der Anode verwendete Material umfasst Titanate, Kohlenstoff, Li-Legierungen und / oder metallisches Lithium. Es kann verschiedene Materialien geben, die für Kathoden verwendet werden können. Dies schließt Oxide auf Li-Basis, Vanadiumoxid, Phosphat und anderes mikrostrukturelles Material ein. Der Elektrolyt kann leitende Salze wie [LiCF3SO2) 2N] (LiTFSI) aufweisen. Bei Verwendung von Keramikelektrolyten sind LiPON, Li2S-P2S5 und Li10GeP2S12 mögliche Optionen.

Festkörper-Lithium-Ionen-Batterie-Energiedichte

Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien weisen eine hohe Energiedichte auf. Gegenwärtig sind die im Festkörper hergestellten Lithium-Ionen-Batterien klein. Die höchste Dichte, die Festkörperbatterien erreicht haben, liegt bei über 1000 Wh. Mehr als 20 Unternehmen weltweit haben es geschafft, solche Batterien mit hoher Energiedichte herzustellen. Dies schließt auch GROSSE Leistung ein.

Es werden Polymerelektrolyte, hauptsächlich PEO mit leitenden Salzen wie [LiCF3SO2) 2N] (LiTFSI), verwendet. Als keramische Elektrolyte sind insbesondere LiPON, Li10GeP2S12 oder Li2S-P2S5 möglich.

Festkörper-Lithium-Ionen-Batterieanwendungen

Die Anwendung für Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien ist die gleiche wie für Flüssigionen-Batterien. Einige der beliebtesten Anwendungen umfassen Folgendes:

Smartphones

Smartphones benötigen kleine und wiederaufladbare Batterien. Genau das bieten Lithium-Ionen-Batterien. Während solche Batterien früher eine begrenzte Lebensdauer hatten und daher ausgetauscht werden mussten, weisen Festkörperbatterien eine bessere Lebensdauer und Energiekapazität auf.

Power Backups

Im Vergleich zu herkömmlichen Generatoren sind USV- und Notstromversorgungsgeräte in der Regel wesentlich praktischer, da sie im Falle eines Stromausfalls sofort Strom liefern. Diese Geräte werden in Computern, in der Medizintechnik sowie in der Kommunikationstechnologie eingesetzt. In ihnen kann ein Festkörper-lithium-ionen-akku verwendet werden.

Schiffsmotoren

Wussten Sie, dass Boote auch wiederaufladbare Motoren haben? Vorbei sind die Zeiten, in denen Marineboote manuell gerudert werden mussten. Jetzt verfügen die Motoren über wiederaufladbare Batterien, die die Motoren der Boote antreiben. Traditionell wurden in solchen Motoren Blei-Säure-Batterien verwendet. Bald wurden sie aufgrund der besseren Energiekapazität durch Lithium-Ionen-Batterien ersetzt. Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien können jetzt die Leistung von Schiffsmotoren weiter steigern.

Solarstromspeicher

Solarenergie wird immer beliebter. Da sich immer mehr Menschen der negativen Auswirkungen des Einsatzes fossiler Brennstoffe für Kraftwerke bewusst werden, steigt der Solarstromverbrauch. Solarmodule erfordern auch wiederaufladbare Batterien. Und Lithium-Ionen-Batterien sind ideal für die Speicherung von Solarenergie, da sich solche Batterien sehr schnell aufladen. Auf diese Weise können Sie den Solarstromspeicher pro Tag maximieren.

Alarmsystem und Überwachungsausrüstung

Es gab eine Zeit, in der das Vorhandensein von Elektrizität für die Sicherheit der Häuser von entscheidender Bedeutung war. Dies ist jedoch nicht mehr der Fall. Ob Fernüberwachung, Baustellen oder Fahrzeugflotte - moderne Überwachungs- und Alarmsysteme sind dafür gerüstet. Solche Fernüberwachungssysteme verwenden wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien. Dies liegt daran, dass diese Batterien klein sind, eine lange Lebensdauer und eine minimale Selbstentladung aufweisen. Diese Vorteile bieten auch Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien. Einige dieser Vorteile werden aufgrund ihrer soliden Struktur weiter maximiert.

Mobilitätsausrüstung

Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien können zur Mobilität von Mobilitätsgeräten beitragen. Für Elektrorollstühle, Haushaltsgeräte, Treppenlifte und ähnliche elektronische Geräte sind wiederaufladbare Batterien erforderlich. Blei-Säure- oder herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien sind für solche Geräte nicht geeignet, da sie ein immens schnelles Laden und eine lange Lebensdauer erfordern.

Tragbare Netzteile

Netzteile sind heute ein Muss für Smartphones. Schließlich tragen sie dazu bei, die Ausfallzeiten Ihrer Geräte zu reduzieren. In Anbetracht der Tatsache, dass Menschen ohne Smartphones und ähnliche Geräte nicht mehr leben können, waren tragbare Netzteile noch nie so wichtig.

Tragbare Netzteile müssen ebenfalls mit Strom versorgt werden. Und das über wiederaufladbare Batterien. Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien können in diesem Fall nützlich sein. Auch hier ist ein schnelles Laden eine Voraussetzung für Netzteile, die von Lithium-Ionen-Zellen effektiv geliefert werden können.

Fazit

Lithium-Ionen-Batterien haben die Funktionsweise moderner Geräte revolutioniert. Festkörperbatterien sind eine großartige Erfindung, die die Wirksamkeit verschiedener Geräte weiter steigern kann. Während die Batterien auch gewisse Nachteile aufweisen, sind Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien in Bezug auf Sicherheit, Energiedichte und Gesamtleistung ein Zeichen in die richtige Richtung.

Sie werden es vielleicht nicht einmal bemerken, aber Lithium-Ionen-Batterien sind bereits ein wichtiger Teil des Lebens. Auch wenn dies nicht der Fall ist, ist es an der Zeit, den Wechsel vorzunehmen. Herkömmliche Blei-Säure-Batterien können den modernen Anforderungen nicht mehr gerecht werden. Wechseln Sie zu Lithium-Ionen-Batterien und nutzen Sie die verschiedenen damit verbundenen Vorteile.