Semi-vaste toestand battery is 'n nuwe elektrochemiese energie berging tegnologie, sy elektrode skorsing bestaan ​​hoofsaaklik uit aktiewe materiale, geleidende bymiddels en elektroliet. Die positiewe en negatiewe elektrode-suspensies van die battery word in twee vloeistofopgaartenks geïnstalleer, en die vloeistoftoevoerpomp word gebruik om die suspensie tussen die batteryreaktor en die eksterne vloeistofopgaartenk te sirkuleer. Binne die batteryreaktor word die positiewe en negatiewe suspensies geskei deur 'n ioniese diafragma. Wanneer laai, beweeg die ione binne die battery van die positiewe na die negatiewe terminaal, en die elektrone beweeg van die positiewe na die negatiewe terminaal deur die eksterne stroombaan; terwyl die ione en elektrone tydens ontlading in die teenoorgestelde rigting as die laai beweeg.

Voordele van semi-vaste toestand batteryselle

Die voordeel van semi-soliede batterye is dat die energiebergingskapasiteit en -krag onafhanklik gereguleer kan word, dit wil sê die energiebergingskapasiteit word bepaal deur die grootte van die vloeistofopgaartenk, en die drywing word bepaal deur die grootte van die batteryreaksiekamer . Daarbenewens word die benutting van positiewe en negatiewe elektrodemateriale verbeter in vergelyking met konvensionele batterye, en die elektroliet in die elektrodesuspensie is maklik om te vervang of aan te vul. Deur die samestelling van die elektrodesuspensie en die selstruktuur te optimaliseer, kan die elektrochemiese werkverrigting van die battery verder verbeter word en kan die algehele koste daarvan verminder word.

Hierdie ontwerp kombineer die eienskappe van vaste- en vloeibare batterye en het die volgende belangrike kenmerke:
(1) Veiligheid: Halfvaste batterye is veiliger in vergelyking met tradisionele vloeibare batterye. Aangesien die elektrolietdeel solied is, is dit nie maklik om te lek nie, wat die risiko van batteryontploffing verminder. Sluit die gevaar van tradisionele litiumbatterye uit in die volgende situasies: ① werk onder hoë stroom kan litiumdendriete voorkom, wat die diafragma kan deursteek wat tot kortsluitingskade kan lei. ② Die elektroliet is 'n organiese vloeistof, en die neiging van newereaksies, oksidatiewe ontbinding, gasopwekking en verbranding sal by hoë temperature versterk word.
(2) Hoë energiedigtheid: Halfvaste batterye kan hoër energiedigtheid bereik, wat beteken dat hulle meer energie in dieselfde volume en gewig kan stoor, en langer gebruikstyd bied.
(3) Vinnige laai: Semi-vaste toestand selle oorkom die probleem van stadige laai van tradisionele vaste toestand batterye met beter laai prestasie, wat vinniger laai van die battery moontlik maak.
(4) Omgewingsvriendelik: In vergelyking met tradisionele batterye, is die materiaal wat in semi-soliede batterye gebruik word meer omgewingsvriendelik, wat die negatiewe impak op die omgewing verminder.
As gevolg van die bogenoemde voordele van semi-soliede batterye, het dit 'n breë toepassingsvooruitsig op die gebied van elektriese voertuie, draagbare elektroniese toestelle en hernubare energieberging.

Wat is die voordele van semi-soliede batterye bo tradisionele vloeibare batterye?

Hoër veiligheid: In vergelyking met tradisionele vloeibare batterye, gebruik semi-soliede batterye 'n jelagtige of poreuse halfvaste elektroliet, wat die risiko van batterylekkasie en -ontbranding verminder, en dus 'n hoër vlak van veiligheid bied.
Hoër energiedigtheid: In vergelyking met vastestofbatterye, het die elektroliet in halfvaste batterye tipies beter ioniese geleidingsvermoë, wat die battery toelaat om meer energie in dieselfde volume te stoor, wat energiedigtheid verhoog.
Beter vinnige laaiwerkverrigting: Halfvaste batterye het beter ioniese geleidingsvermoë, wat vinniger laaispoed kan ondersteun en laaitye kan verkort.
Goeie laetemperatuur-werkverrigting: Halfvaste batterye is meer stabiel teen lae temperature as tradisionele vloeibare batterye, met minder agteruitgang van batterywerkverrigting.
Ekovriendelik: Halfvaste batterye gebruik gewoonlik anorganiese materiale of hernubare hulpbronne as elektroliet, wat die impak op die omgewing verminder en meer omgewingsvriendelik is.
Beter sikluslewe: Aangesien halfvaste batterye die vloei van vloeibare elektroliet vermy, is daar minder korrosie en opbou binne die battery, wat 'n beter sikluslewe tot gevolg het.
In die algemeen het semi-soliede batterye sekere voordele bo tradisionele vloeibare batterye en vaste toestand batterye in terme van veiligheid, energiedigtheid, laai werkverrigting, lae-temperatuur werkverrigting, omgewingsvriendelikheid, en siklus lewe.

Hoe werk 'n semi-soliede battery?

Migrasie van ione in vastestof-vloeibare elektrolietmengsels tydens laai en ontlading, wat lei tot energieberging en vrystelling.

Die hoofkomponente van 'n semi-soliede battery sluit twee elektrodes (gewoonlik positief en negatief) en 'n semi-soliede elektroliet in. Die positiewe en negatiewe elektrodes word geskei deur die halfvaste elektroliet, wat 'n elektrochemiese reaksie area vorm.
Tydens laai en ontlading stel die positiewe elektrode elektrone vry terwyl die negatiewe elektrode hulle absorbeer. Intussen, in die halfvaste elektroliet, sal ione tussen die positiewe en negatiewe elektrodes beweeg. Spesifiek:
Laai proses:
Tydens laai verskaf 'n eksterne kragbron stroom aan die battery, wat veroorsaak dat metaalione in die positiewe elektrodemateriaal (bv. litiumione) begin ontbind en elektrone vrystel. Hierdie elektrone vloei terug na die negatiewe elektrode deur die eksterne stroombaan, wat die laaiproses van die battery voltooi. Terselfdertyd word die metaalione in die positiewe elektrodemateriaal na die negatiewe elektrode in die halfvaste elektroliet vervoer en in die negatiewe elektrode ingebed, wat die ioonvervoer in die battery voltooi.

Ontslag proses:
Tydens ontlading verbind 'n eksterne stroombaan die las en elektrone vloei van die negatiewe elektrode na die positiewe elektrode om energie aan die las te verskaf. Terselfdertyd begin metaalione in die negatiewe elektrodemateriaal ontbind en word dit na die positiewe elektrode in die halfvaste elektroliet vervoer. By die positiewe elektrode is hierdie metaalione in die positiewe materiaal ingebed, wat die ontladingsproses in die battery voltooi.
Dwarsdeur die laai- en ontladingsproses speel die halfvaste elektroliet die rol van ioniese geleiding, wat effektiewe ioonoordrag tussen die positiewe en negatiewe elektrodes moontlik maak, en sodoende die laai- en ontladingsreaksies van die battery voltooi.

Semi-soliede vloeistofvloeibattery werksbeginseldiagram

In watter gebiede het semi-vaste toestand batterye belowende toepassings?

Elektriese voertuie: Halfvaste toestandbatterye het die potensiaal om 'n belangrike energiebergingsoplossing in elektriese voertuie te wees as gevolg van hul hoë energiedigtheid en vinnige laaiwerkverrigting. Hierdie batterytegnologie kan langer reikafstand en korter laaityd bied, en sodoende die popularisering en ontwikkeling van elektriese voertuie bevorder.

Drabare items: Soos wat slimhorlosies, slimbande en ander draagbare toestelle meer gewild word, is daar 'n groeiende vraag na klein, liggewig en hoë-energiedigtheid batterye. Die hoë energiedigtheid en veiligheid van semi-vaste toestand batterye maak dit 'n ideale energiebron vir draagbare toestelle.
Mobiele toestelle: Mobiele toestelle soos slimfone en tablette benodig betroubare, hoëwerkverrigting batterye. Die vinnige laaiwerkverrigting en lang sikluslewe van semi-soliede toestandbatterye maak dit 'n aantreklike kragopsie vir mobiele toestelle.
Energiebergingstelsels: Die hoë energiedigtheid en betroubaarheid van semi-vaste toestand batterye maak dit 'n potensiële keuse vir huishoudelike en industriële energiebergingstelsels. Hierdie stelsels kan gebruik word om energie-aanbod en -vraag te balanseer, deur hernubare energiebronne soos son en wind te stoor.
Lugvaart: In die lugvaartsektor is die ligte gewig en hoë werkverrigting van batterye van kritieke belang vir die werkverrigting van vliegtuie en satelliete. Halfvaste toestandbatterye het die voordeel om hoër energiedigtheid en beter veiligheidsprestasie te verskaf, en het dus die potensiaal om wyd in die lugvaartsektor gebruik te word.
Drabare mediese toestelle: Die mediese industrie het 'n groot aanvraag na klein, veilige en betroubare batterye om die gebruik van verskeie draagbare mediese toestelle te ondersteun. Die kenmerke van semi-vaste toestand batterye gee hulle potensiaal vir toepassing in hierdie area.

Trouens, daar is baie meer scenario's waar dit gebruik kan word as gevolg van die volgende kenmerke: Verbeterde veiligheid, hoë temperatuur weerstand, hoë energiedigtheid, vinnige laai vermoë
Lang siklus lewe, ontwerp buigsaamheid

Die fundamentele gebreke van litium-ysterfosfaat

(1) In die sinterproses tydens die bereiding van litium-ysterfosfaat is daar 'n moontlikheid dat ysteroksied onder 'n hoë-temperatuur-verminderende atmosfeer tot monomeriese yster gereduseer sal word. Monatomiese yster kan mikro-kortsluiting van die battery veroorsaak, wat 'n taboe-stof in die battery is.
(2) Litium-ysterfosfaat het sekere werkverrigtingsdefekte, soos baie lae vibrasiedigtheid en verdigtingsdigtheid, wat lei tot lae energiedigtheid van litiumioonbatterye. Die lae-temperatuur werkverrigting is swak, en selfs sy nanogrootte en koolstofbedekking het nie hierdie probleem opgelos nie.
(3) The preparation cost of the material and the manufacturing cost of the battery are high, and the battery yield is low and the consistency is poor. Although the nanosizing and carbon coating of lithium iron phosphate improves the electrochemical performance of the material, it also brings other problems, such as the reduction of energy density, the increase in the cost of synthesis, poor processing performance of the electrode and harsh environmental requirements. Although the chemical elements Li, Fe and P in lithium iron phosphate is very rich, the cost is also lower, but the preparation of lithium iron phosphate product cost is not low, even if the previous R & D costs are removed, the material process costs coupled with the higher cost of preparing batteries, will make the unit of energy storage power cost is high.
(4) Swak produkkonsekwentheid. Uit die oogpunt van materiaalvoorbereiding is die sintesereaksie van litiumysterfosfaat 'n komplekse meerfasereaksie, met vastefasefosfate, ysteroksiede en litiumsoute, plus voorlopers van koolstof en verminderende gasfase. In hierdie komplekse reaksieproses is dit moeilik om die konsekwentheid van die reaksie te verseker.