¿La mejor opción para las baterías móviles en el futuro serán las baterías de estado sólido?

Después de un período de fermentación y diseminación, la explosión de la batería de la nota 7 de Samsung se ha desarrollado desde noticias tecnológicas hasta noticias sociales, no solo afectando los nervios de toda la industria de las baterías, los consumidores de teléfonos móviles también han comenzado a preocuparse por la seguridad de los teléfonos móviles. Entonces, ¿sería mejor si Samsung cambiara a baterías totalmente sólidas? Debido a que las baterías totalmente sólidas tienen una ventaja destacada, la seguridad es mucho mayor que la de las baterías de litio líquido y no es fácil explotar.

De hecho, los fabricantes de teléfonos móviles se han aprovechado de las baterías de estado sólido. Desde 2012, Apple ha estado patentando agresivamente la tecnología de baterías de estado sólido, con la esperanza de usar las nuevas baterías con alta densidad de energía, alta seguridad y potencial flexible para dispositivos como iPad y MacBook, así como dispositivos electrónicos flexibles que lo harán. se desarrollará más tarde. En noviembre de 2015, la Oficina de Patentes y Marcas de EE. UU. Publicó una nueva patente de Apple relacionada con la tecnología de carga de baterías de estado sólido: tecnología de carga de baterías de estado sólido para dispositivos portátiles.

La batería completamente sólida puede convertirse en la dirección principal de la investigación de baterías y el reconocimiento de la industria de la siguiente fase de desarrollo de baterías, y tiene una relación directa con su rendimiento único.

Alta seguridad: las baterías de estado sólido pueden prevenir por completo la reacción directa de la composición atmosférica y los metales de litio porque sus electrolitos sólidos pueden separar el lado positivo del aire del lado negativo del metal de litio, y se puede aumentar la temperatura máxima de funcionamiento de la batería. desde los 40 ° C actuales hasta más. Esto permite que la batería se adapte a una gama más amplia de temperaturas de funcionamiento y una gama más amplia de aplicaciones. Por lo tanto, la seguridad es una de las fuerzas impulsoras más fundamentales para el desarrollo del campo de las baterías totalmente sólidas.

Alta densidad de energía: después de que la batería de estado sólido reemplaza el diafragma y el electrolito de la batería de iones de litio tradicional con el material de electrolito sólido, el sistema de materiales aplicable a la batería de iones de litio también ha cambiado. El punto más central es que no es necesario utilizar el electrodo negativo de grafito incrustado en litio. En cambio, el uso directo de litio metálico como electrodo negativo puede reducir significativamente la cantidad de material negativo, por lo que la densidad de energía de la batería ha sido significativamente mejorado. El aumento de la densidad energética favorece que las baterías sean más ligeras. Una de las direcciones de desarrollo de los vehículos de nueva energía en China es el peso ligero. Si se pueden comercializar baterías sólidas, contribuirán a ello.

Flexibilidad en primer plano: debido a que las baterías de estado sólido pueden ser una ventaja de postura delgada, tiene el potencial de optimizarse aún más en baterías flexibles. La batería flexible desarrollada a partir de baterías sólidas puede soportar cientos o miles de curvas y garantizar que el rendimiento básicamente no se vea atenuado. Este tipo de batería es la mejor opción de energía para algunos dispositivos electrónicos portátiles. Son los esfuerzos de Apple para desarrollar baterías de estado sólido los que ven la perspectiva de su suavidad.

Sin embargo, la llegada de un producto siempre debe pasar por varias pruebas, las baterías de estado sólido no son una excepción. En las baterías de litio totalmente sólidas, el contacto sólido-sólido entre el electrodo y el electrolito sólido tiene una resistencia de contacto de interfaz más alta que el contacto sólido-líquido. Al mismo tiempo, la compatibilidad y estabilidad de la interfaz también afectan significativamente el rendimiento del ciclo de las baterías de litio totalmente sólidas. Y rendimiento multiplicador. Además, las baterías de estado sólido también enfrentan el cuello de botella del desarrollo de los procesos de producción que se incrementarán y los costos se reducirán.

En respuesta a estos problemas, muchas instituciones de investigación científica han realizado una gran labor de investigación y desarrollo.

Sakti3, fundada por Mali · saisiteli, un ex profesor de ingeniería en la Universidad de Michigan, ha desarrollado una batería de litio de estado sólido hecha de televisores de pantalla plana y paneles solares. La batería, que utiliza "tecnología de deposición de película delgada", cuesta solo una quinta parte del costo actual de las baterías de litio. Sin embargo, la densidad de energía es el doble que la de las baterías de litio.

El equipo de investigación y desarrollo del Instituto de Investigación de Tecnología de la Industria de Almacenamiento de Energía de Qingdao ha desarrollado una serie de electrolitos de polímeros totalmente sólidos con un excelente rendimiento integral. La ventana electroquímica de la nueva membrana de electrolito completamente sólida puede alcanzar 4,6 V y la temperatura de estabilidad térmica del electrolito puede alcanzar al menos 200 ° C. Cuando este electrolito se utiliza para baterías de iones de litio totalmente sólidas, después de 1000 ciclos largos de carga y descarga, aún se mantiene el 92% de la capacidad. En la actualidad, este tipo de batería de litio totalmente sólida de alta densidad de energía y alto rendimiento ha superado la prueba de presión cíclica del almacén de presión simulada de profundidad del mar de 11000 metros, y se espera que se convierta en la potencia energética ideal de las profundidades. sumergible de agua como el "Dragón" en el futuro.

Investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich utilizaron Garnet como electrolito para ampliar el área de contacto entre el electrodo de la batería sólida y el electrolito, logrando así el efecto de una carga más rápida de la batería sólida y resistir la temperatura de 100 ° C.

SunCultureSolar aplicó la tecnología de baterías de estado sólido al campo del almacenamiento de energía. Desarrolló un nuevo panel solar integrado con baterías de estado sólido de bajo voltaje integradas y perfectamente integrado con inversores. Este diseño de producto totalmente integrado puede reducir el costo total de instalación y almacenamiento de energía solar en más del 50%.

Las baterías de estado sólido no contienen electrolitos líquidos inflamables, lo que puede mejorar en gran medida la seguridad de las baterías y seguramente se convertirá en una tecnología avanzada en la industria de las baterías. Dado que todos los países del mundo se encuentran en la etapa inicial de investigación y desarrollo de baterías de estado sólido, ahora es el mejor período para la investigación, el desarrollo y la industrialización de baterías de estado sólido, y también es una gran oportunidad para el industria de la batería en China para lograr "líder" en la comunidad internacional. Además, la acumulación de tecnología de investigación y desarrollo y experiencia en baterías de estado sólido también es crucial para la investigación y el desarrollo futuros de baterías de litio azufre y baterías de litio vacías.

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