بطاريات الحالة شبه الصلبة: تتكون البطاريات شبه الصلبة من مواد ملونة قادرة على العمل كأقطاب كهربائية موجبة، مثل سيليكات الصوديوم (Na2Si2O5)، أو ميتاسيليكات الصوديوم (Na2SiO3)، أو ثاني أكسيد السيليكون (SiO2)، ومواد ملونة تعمل كأقطاب كهربائية سالبة، مثل ثاني أكسيد التيتانيوم. (TiO2)، تيتانات الصوديوم (Na2TiO3)، أو تحت أكسيد التيتانيوم (Ti4O7). يمكن لمواد القطب الموجب أن تمتص أيونات الليثيوم وتخزنها، بينما يمكن لمواد القطب السالب أن تطلق أيونات الليثيوم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام مواد خام معينة في البطارية لتحسين أداء مواد الأقطاب الكهربائية الصلبة، مثل الأمين (إيثيل أمين، H3CNH2)، وبيكربونات الأمونيوم (NH4HCO3)، وراتنج الفلور (Fluorine الراتنج)، وثنائي ميثيل فوسفات (ثنائي ميثيل فوسفات)، و الكربوكسيلات. تعتبر عملية تفاعل القطب الموجب في البطاريات شبه الصلبة معقدة، ويشتق الخرج الإلكتروني بشكل أساسي من التفاعلات التي تحدث في القطب الموجب، حيث يعتمد معدل التفاعل على تركيزات المواد المتفاعلة ومعدلات نقل الإلكترون.

مقارنة الأداء:

بطاريات ليثيوم أيون:

1. الجهد العالي: يصل جهد الخلية الواحدة إلى 3.7-3.8 فولت، أي ثلاثة أضعاف جهد بطاريات Ni-Cd وNi-MH.
2. دورة حياة طويلة: تتجاوز بشكل عام 500 دورة، بل وتتجاوز 1000 دورة؛ يمكن لليثيوم الحديد الفوسفوري تحقيق ما يصل إلى 8000 دورة.
3. أداء سلامة جيد: صديقة للبيئة وليس لها تأثير على الذاكرة. تعمل بطارية ليثيوم أيون، وهي مقدمة بطاريات الليثيوم أيون، على التخلص من مخاطر حدوث دوائر قصيرة بسبب تشعبات الليثيوم، مما يوسع نطاق تطبيقها.
4. انخفاض التفريغ الذاتي: ما يقرب من 2% معدل التفريغ الذاتي بعد شهر واحد في درجة حرارة الغرفة، أقل بكثير من Ni-Cd (25-30%) وNi-MH (30-35%).
5. الشحن السريع: يمكن أن يحقق شحن 1C لمدة 30 دقيقة أكثر من 80% من السعة الاسمية، ويمكن أن تصل بطاريات الحديد الفوسفورية إلى 90% في 10 دقائق.
6. درجة حرارة التشغيل: تتراوح درجة حرارة التشغيل من -25 إلى 60 درجة مئوية، مع إمكانية التوسع إلى -40 إلى 70 درجة مئوية مع تحسينات في المنحل بالكهرباء والقطب الموجب.

بطاريات الحالة شبه الصلبة:

1. خفيفة الوزن، وكثافة الطاقة العالية: التغييرات في أنظمة المواد المعمول بها، وخاصة الاستخدام المباشر للليثيوم المعدني بدلا من الجرافيت المضمن بالليثيوم كقطب سلبي، تزيد بشكل كبير من كثافة الطاقة.
2. رقيقة وصغيرة الحجم: يؤدي التخلص من الفواصل والإلكتروليتات السائلة إلى تقليل السُمك، مما يجعل تكنولوجيا البطاريات شبه الصلبة ضرورية للتصغير وتطبيقات الأغشية الرقيقة.
3. المرونة: إن استخدام المواد الخزفية الهشة في البطاريات شبه الصلبة، عند تقليل سمكها إلى مقياس ملليمتر، يسمح بالمرونة. تعمل مواد التغليف المناسبة على تمكين البطارية من تحمل مئات إلى آلاف الانحناءات دون حدوث تدهور كبير في الأداء.
4. تعزيز السلامة: يزيل المخاطر المرتبطة بتكوين تشعبات الليثيوم تحت التيار العالي ويقلل من مخاطر التفاعلات والأكسدة وتوليد الغاز والاحتراق المرتبط بالشوارد السائلة العضوية في بطاريات الليثيوم التقليدية.

مقارنة بين البطاريات السائلة وشبه الصلبة: بالمقارنة مع بطاريات الحالة السائلة، فإن السمة الرئيسية لبطاريات الحالة شبه الصلبة هي إدخال إلكتروليتات الحالة الصلبة، لتحل محل المجموعة التقليدية من الإلكتروليتات السائلة والفواصل. تستخدم بطاريات الحالة شبه الصلبة إلكتروليتات الحالة الصلبة، مما يحسن السلامة بشكل كبير مقارنة ببطاريات الحالة السائلة. وفي الوقت الحالي، يشمل المطورون الصينيون الرائدون للبطاريات شبه الصلبة شركة Weilan New Energy، وGanfeng Lithium، وFuneng Technology، وGuoxuan High-Tech، وQingtao Energy، وجميعها حققت تصنيع بطاريات الحالة شبه الصلبة.

مجال التقديم:

بطاريات ليثيوم أيون: في السنوات الأخيرة، وجدت بطاريات الليثيوم أيون تطبيقات واسعة النطاق، بما في ذلك أنظمة تخزين الطاقة في محطات الطاقة المائية والحرارية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية. كما أنها تستخدم على نطاق واسع في الأدوات الكهربائية، والدراجات الكهربائية، والدراجات النارية الكهربائية، والمركبات الكهربائية، والمعدات الخاصة، والفضاء الخاص، ومختلف المجالات الأخرى. تتوسع بطاريات الليثيوم أيون تدريجيًا في مجالات مثل الدراجات الكهربائية والمركبات الكهربائية.

بطاريات الحالة شبه الصلبة: يمكن استخدام البطاريات شبه الصلبة في المركبات الجوية المأهولة، والرش الزراعي، والدوريات الصناعية، ومكافحة حرائق الغابات، ومراقبة البناء، ونقل البضائع، والتصوير الجوي، ورسم الخرائط، والمنتجات الإلكترونية الاستهلاكية، وتخزين الطاقة المحمولة، ومركبات الطاقة الجديدة.