В современном быстро меняющемся мире, энергия, питающая наши устройства, так же важна, как и сами устройства. Электричество стало необходимостью для жизни и работы каждого человека, и в области электричества, батареи, несомненно, являются важной частью.
Твердотельные батареи и литий-ионные — два наиболее распространенных типа батарей., и у них есть свои преимущества и недостатки и их влияние на будущее. Эта статья приведет вас к полному пониманию различных загадок твердотельного аккумулятора по сравнению с литий-ионным.!
Оглавление
Основные понятия Твердотельные батареи
Определение твердотельной батареи
Твердотельный аккумулятор — это аккумулятор, в котором используются твердые электроды и твердые электролиты.. В этой аккумуляторной технологии в качестве проводящих материалов используются стеклянные соединения лития и натрия.. Нет жидкости, но электролитом батареи служат неорганические или органические твердые полимерные вещества..
Как работают твердотельные аккумуляторы
Принцип работы твердотельных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях., которые накапливают и выделяют электрическую энергию посредством химических реакций между положительным и отрицательным электродами.. Сердцем твердотельной батареи является использование твердого электролита., который проводит ионы.
Когда аккумулятор заряжен, ионы лития мигрируют из материала положительного электрода в материал отрицательного электрода., и электроны перетекают от отрицательного электрода к положительному электроду; когда аккумулятор разряжен, ионы лития мигрируют из материала отрицательного электрода в материал положительного электрода., и электроны перетекают от положительного электрода к отрицательному электроду.
Применение и преимущества твердотельных батарей
Приложения
Новые автомобили на энергии: Твердотельные аккумуляторы могут повысить безопасность транспортных средств на новых источниках энергии, помочь электромобилям достичь запаса хода более 1,000 километры, и снизить риск отказа аккумулятора и пожара.
Системы хранения энергии: Твердотельные батареи поддерживают хранение и распределение возобновляемой энергии и имеют большое значение для хранения энергии в сети и дома.. Их способность обеспечивать более стабильную, долгосрочные решения по хранению энергии имеют решающее значение для достижения самообеспеченности домохозяйств чистой энергией и совершения революции в потреблении энергии..
Аэрокосмическая промышленность и навигация: Применение технологии твердотельных аккумуляторов в области космических челноков достигло значительного прогресса.. Например, Твердотельный аккумулятор с высокой плотностью энергии, разработанный НАСА, продемонстрировал отличные характеристики в экстремальных условиях..
Бытовая электроника: Смартфоны, Планшеты и другая бытовая электроника предъявляют растущие требования к более тонким, более легкие батареи с более высокой плотностью энергии. Твердотельные батареи могут удовлетворить эти требования и улучшить удобство использования..
Дроны и умные носимые устройства: Высокая плотность энергии и безопасность твердотельных батарей делают их идеальными для дронов и интеллектуальных носимых устройств., помогая улучшить производительность и безопасность использования этих устройств.
Преимущества
Высокая плотность энергии: В твердотельных батареях используются твердые электроды и твердые электролиты.. По сравнению с жидкими электролитами, твердотельные электролиты имеют более стабильную кристаллическую структуру, заставляя ионы двигаться более эффективно, поэтому твердотельные батареи имеют более высокую плотность энергии. Это означает, что твердотельные батареи могут хранить больше энергии., обеспечивая более длительный срок службы батареи.
Быстрая зарядка: Твердый электролит обладает высокой ионной проводимостью., поэтому твердотельные аккумуляторы могут обеспечить быструю зарядку, значительно сокращает время зарядки. Более того, твердотельные аккумуляторы могут поддерживать методы зарядки более высокой мощности, дальнейшее повышение эффективности зарядки.
Хорошая безопасность: Традиционные жидкие батареи сопряжены с рисками безопасности, такими как утечка и взрыв., в то время как твердотельные батареи используют твердые электролиты, которые нелегко протечь или взорваться, так они в большей безопасности.
Хорошая производительность при низких температурах: яn низкотемпературная среда, вязкость жидких электролитов увеличится, влияет на скорость ионной проводимости, но на твердые электролиты это не влияет., поэтому работа твердотельных батарей в условиях низких температур более стабильна.
Длительный цикл жизни: Как одиночный ионный проводник, твердый электролит не вызывает побочных реакций, предотвращение образования пленки на границе раздела твердого электролита в процессе заряда и разряда, тем самым избегая проблемы снижения мощности. Поэтому, твердотельные батареи имеют более длительный срок службы.
Основные понятия о литий-ионных аккумуляторах
Определение литий-ионного аккумулятора
Литиевые батареи — это тип батареи, в которой в качестве материала отрицательного электрода используется металлический литий или литиевый сплав, а также неводный раствор электролита.. Этот тип батареи может быть основной батареей или аккумуляторной батареей., и для работы он в основном полагается на движение ионов лития между положительными и отрицательными электродами.. Литиевые батареи имеют высокую плотность энергии и широко используются в электронном оборудовании., электрические транспортные средства, и системы хранения энергии.
Как работают литий-ионные аккумуляторы
Литий-ионные аккумуляторы накапливают и выделяют энергию, перемещая ионы лития между положительным и отрицательным электродами.. В процессе зарядки, ионы лития вытекают из положительного электрода (соединение лития) к отрицательному электроду (углеродный или кремниевый материал). В процессе выписки, ионы лития перемещаются от отрицательного электрода обратно к положительному электроду.. Эта реакция происходит за счет ионной проводимости в электролите..
Применение и преимущества литий-ионных аккумуляторов
Приложения
Бытовая электроника: например, смартфоны, таблетки, ноутбуки, цифровые камеры, и т. д..
Электроинструменты: включая электрические отвертки, электрические дрели, электрические пилы, и т. д..
Новые энергетические транспортные средства: В качестве основного источника энергии для электромобилей., гибридные автомобили и подключаемые гибридные автомобили.
Система хранения энергии: Система хранения энергии для возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия., а также оборудование для хранения энергии для интеллектуальных сетей.
Медицинское оборудование: например кардиостимулятор, глюкометр, B-ультразвуковой аппарат, и т. д..
Промышленное оборудование: в том числе оборудование промышленной автоматизации, роботы, дроны, и т. д..
Военная область: используется в военной аппаратуре связи, вооружение и оборудование навигационной системы, и т. д..
Аэрокосмическая промышленность: Высокая плотность энергии и длительный срок службы литиевых батарей делают их широко используемыми в аэрокосмической сфере., например, вспомогательные источники питания для самолетов, энергосистемы для космических кораблей, и т. д..
Финансовое и охранное оборудование: в том числе мобильные платежные терминалы, камеры наблюдения, сигналы тревоги, и т. д..
Преимущества
Высокая плотность энергии: Плотность энергии литиевых аккумуляторов намного выше, чем у традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов и никель-металлогидридных аккумуляторов., это означает, что при одном и том же весе, литиевые батареи могут хранить больше энергии, что делает литиевые батареи пригодными для применений, требующих высокой плотности энергии..
Долгая жизнь: Литиевые батареи обычно имеют более длительный срок службы, чем свинцово-кислотные и никель-металлогидридные батареи., что может снизить частоту замены батареи и затраты на техническое обслуживание.
Низкая скорость саморазряда: Литиевые аккумуляторы имеют низкую скорость саморазряда и могут сохранять высокий заряд, даже если долгое время не используются.. Это делает литиевые батареи подходящими для устройств, требующих длительного хранения., такие как системы хранения солнечной энергии.
Быстрая зарядка: Литиевые батареи можно быстро заряжать, что значительно сокращает время зарядки и повышает эффективность использования.
Защита окружающей среды: Литиевые аккумуляторы не содержат экологически вредных веществ., например, свинец, кадмий, и т. д., поэтому они оказывают меньшее воздействие на окружающую среду. Кроме того, литиевые батареи могут сократить отходы ресурсов за счет переработки и повторного использования.
Легкий и компактный: Литиевые батареи легкие и относительно небольшие., что делает их идеальными для использования в портативных устройствах.
Высокое напряжение: Литиевые аккумуляторы выдерживают более высокие напряжения и подходят для привода мощного оборудования., например, электромобили и высокопроизводительные электроинструменты.
Широкий диапазон рабочих температур: Литий-ионные аккумуляторы могут работать в диапазоне температур от -25°C до 60°C и подходят для различных условий окружающей среды..
Нет эффекта памяти: Литий-ионные аккумуляторы не имеют эффекта памяти., это означает, что их можно заряжать в любое время, не нанося вреда аккумулятору..
4 Сравнение твердотельной батареи и литий-ионной батареи
Количество перезарядок
Обычно, Срок службы литий-ионной батареи составляет около 500 к 1,000 циклы зарядки и разрядки. Однако, твердотельные аккумуляторы могут значительно продлить срок их службы благодаря своей особой структуре, а некоторые даже могут добиться большего количества циклов зарядки и разрядки..
Безопасность
Твердотельные аккумуляторы обеспечивают большую безопасность. Потому что здесь используется твердый электролит., это позволяет избежать утечек, которые могут возникнуть во время использования жидкой батареи, и менее вероятно, что он взорвется даже при сильном ударе..
Плотность энергии
Плотность энергии твердотельных аккумуляторов может достигать 2 к 3 раз больше, чем у литий-ионных аккумуляторов. Это означает, что твердотельные батареи могут хранить больше энергии при том же весе..
Расходы
Твердотельные батареи в настоящее время более дороги и имеют сложные производственные процессы.. Стоимость выше, чем у литий-ионных аккумуляторов, и их нелегко производить в больших количествах.. Литий-ионные батареи существуют дольше и их дешевле производить..
Будущее твердотельных батарей против литий-ионных
Твердотельные батареи
Поскольку технология твердотельных аккумуляторов продолжает развиваться, его стоимость постепенно снижается, и твердотельные батареи станут важной силой в содействии развитию промышленности.. Он имеет больший потенциал для преобразования хранения энергии в будущем.. Твердотельные аккумуляторы безопаснее, имеют высокую плотность энергии, имеют длительный срок службы и возможность быстрой зарядки.
Однако, благодаря наличию металлических литиевых анодов и твердых электролитов, Процесс производства твердотельных аккумуляторов сильно отличается от процесса производства литий-ионных аккумуляторов.. Поэтому, связать производство твердотельных батарей с коммерческим применением в будущем все еще остается непростой задачей..
Литий-ионные аккумуляторы
Литий-ионные аккумуляторы с преимуществами высокой плотности энергии, высокая плотность мощности, и длительный срок службы заняли важное место в бытовой электронике., источники питания для хранения энергии, электрический транспорт, военная техника, аэрокосмическая и другие области в прошлом 30 годы.
В настоящее время, с появлением передовых областей энергетических технологий, таких как электромобили, крупномасштабное хранилище энергии, умные сети, и энергетический Интернет, Литий-ионные аккумуляторы проникли во все стороны нашей жизни, включая мобильные телефоны, ноутбуки, и электромобили. Благодаря постоянному развитию технологий и расширению областей применения., Литий-ионные аккумуляторы будут продолжать играть важную роль и способствовать развитию человеческого общества..
Заключение
Тщательно сравнивая твердотельную батарею с литий-ионной., мы можем обнаружить их сильные стороны и области для улучшения. Хотя твердотельные батареи обеспечивают лучшую безопасность и потенциально более высокую плотность энергии., литий-ионные аккумуляторы по-прежнему доминируют во многих приложениях.
Как и любая крупная покупка., если вам нужна батарея, вам нужно рассмотреть свои варианты. GYCX является универсальным отраслевым экспертом, ты можешь связаться с нами. Если вы заинтересованы в сопряжении аккумуляторной батареи с вашей системой, Вы можете нажать здесь, чтобы получить немедленное предложение.
