Preventivo veloce

*Rispettiamo la tua riservatezza e tutte le informazioni sono protette.

Preventivo veloce

batteria semi-solida rispetto alla batteria agli ioni di litio

Facebook
Twitter
LinkedIn

batteria semi-solida rispetto alla batteria agli ioni di litio

Una batteria si riferisce a uno spazio in una tazza, una vasca o un altro contenitore o contenitore composito che contiene una soluzione elettrolitica ed elettrodi metallici per generare elettricità. È un dispositivo che converte l'energia chimica in energia elettrica. Ha poli positivi e negativi. Con il progresso della tecnologia, il termine “batteria” si riferisce ora generalmente a piccoli dispositivi in ​​grado di generare energia elettrica, come le celle solari. I parametri prestazionali di una batteria comprendono principalmente la forza elettromotrice, la capacità, l'energia specifica e la resistenza. Utilizzando una batteria come fonte di energia, è possibile ottenere una tensione stabile, una corrente stabile, un'alimentazione stabile a lungo termine, una corrente che è minimamente influenzata da fattori esterni e una struttura semplice facile da trasportare. Le operazioni di carica e scarica sono comode e semplici. Le batterie non sono influenzate dalle condizioni meteorologiche e dalle temperature esterne e mostrano prestazioni stabili e affidabili, svolgendo un ruolo significativo in vari aspetti della vita sociale moderna.

Esistono diversi tipi comuni di batterie, tra cui:

  1. Cella a secco: le celle a secco appartengono alla categoria di batterie primarie nelle fonti di energia chimica e sono batterie usa e getta. Sono chiamate celle a secco perché l'elettrolita in questo tipo di fonte di energia chimica è una pasta non scorrevole, a differenza delle batterie con elettroliti scorrevoli. Le celle a secco sono adatte per varie applicazioni, tra cui torce elettriche, radio a semiconduttori, registratori, macchine fotografiche, orologi elettronici, giocattoli, nonché nella difesa nazionale, nella ricerca scientifica, nelle telecomunicazioni, nella navigazione, nell'aviazione, nella medicina e in altri settori dell'economia nazionale.

Le batterie al piombo, basandosi sulle loro elevate prestazioni di scarica ad alta corrente, sulle caratteristiche di tensione stabile, sull'ampio intervallo di temperature di applicabilità, sull'ampia capacità della singola batteria, sull'elevata sicurezza, sulle materie prime abbondanti e riciclabili e sul basso costo, mantengono una posizione stabile nella maggior parte dei mercati campi applicativi tradizionali ed alcuni emergenti. Tra i poli positivo e negativo della batteria al piombo c'è una tensione di 2 volt. Uno dei vantaggi degli accumulatori è che possono essere utilizzati più volte. Inoltre, grazie alla loro resistenza interna estremamente bassa, possono fornire una corrente elevata. Quando forniscono energia al motore di un'auto, le batterie al piombo possono fornire correnti istantanee superiori a 20 ampere. Durante la carica, la batteria immagazzina energia elettrica e durante la scarica converte l'energia chimica in energia elettrica. Le batterie al piombo trovano ampia applicazione nelle automobili, nei treni, nei trattori, nei motocicli, nei veicoli elettrici, nonché nelle comunicazioni, nelle centrali elettriche, nella trasmissione di potenza, nella strumentazione, negli alimentatori UPS e nei settori degli aerei, dei carri armati, delle navi, dei sistemi radar e altro ancora

Una batteria al litio è un tipo di batteria con litio come elettrodo negativo. Si tratta di una nuova batteria ad alta energia sviluppata dopo gli anni '60. Viene classificato in base all'elettrolita utilizzato:

  1. Batteria al litio a sale fuso ad alta temperatura.
  2. Batteria al litio con elettrolita organico.
  3. Batteria al litio con elettrolita inorganico non acquoso.
  4. Batteria al litio ad elettrolita solido.
  5. Batteria al litio-acqua.

I vantaggi delle batterie al litio includono l'elevata tensione delle singole celle, un'elevata energia specifica, una lunga durata di conservazione (fino a 10 anni), buone prestazioni ad alte e basse temperature (utilizzabili nell'intervallo da -40 a 150°C). Tuttavia, gli svantaggi includono costi elevati e sicurezza relativamente inferiore. Inoltre, questioni come il ritardo di tensione e i problemi di sicurezza necessitano ancora di miglioramenti. Il significativo sviluppo delle batterie di potenza e l'emergere di nuovi materiali per elettrodi positivi, in particolare il progresso dei materiali al litio ferro fosfato, hanno contribuito notevolmente al progresso delle batterie al litio.

Batterie agli ioni di litio: Le batterie agli ioni di litio, comunemente denominate batterie al litio, sono utilizzate negli smartphone e nei laptop. Queste batterie utilizzano tipicamente materiali contenenti elementi di litio come elettrodi e rappresentano batterie moderne ad alte prestazioni. Sviluppate inizialmente da Sony nel 1990, le batterie agli ioni di litio utilizzano elettroliti organici liquidi non acquosi. È importante notare che possono essere facilmente confuse con altri due tipi di batterie:

  1. Batterie al litio, con litio metallico come elettrodo negativo.
  2. Batterie ai polimeri di ioni di litio, che utilizzano polimeri per gelatinizzare solventi organici liquidi o utilizzano direttamente elettroliti completamente allo stato solido. Le batterie agli ioni di litio utilizzano generalmente materiali di carbonio simili alla grafite come elettrodo negativo.

Batterie semi-solide: Prima di approfondire le batterie allo stato semi-solido, è necessario capire cosa sono le batterie allo stato solido. Le batterie a stato solido utilizzano elettrodi solidi ed elettroliti solidi. Le tradizionali batterie al litio liquido, spesso metaforicamente chiamate “batterie per sedia a dondolo”, hanno poli positivo e negativo alle estremità della sedia a dondolo, con un elettrolita liquido al centro. Gli ioni di litio, agendo come atleti esperti, si spostano avanti e indietro tra i poli positivo e negativo, completando il processo di carica e scarica della batteria. Il principio delle batterie allo stato solido è simile, ma il loro elettrolita è solido. Questa densità e struttura consentono a più ioni carichi di raccogliersi su un lato, facilitando una maggiore conduzione di corrente e migliorando così la capacità della batteria. Di conseguenza, le batterie allo stato solido possono essere più piccole a parità di energia. Inoltre, poiché non è presente elettrolita liquido, la sigillatura diventa più semplice, eliminando la necessità di ulteriori tubi di raffreddamento e controlli elettronici in dispositivi di grandi dimensioni come le automobili, con conseguente risparmio di costi e riduzione del peso.

Sebbene il concetto di batterie allo stato solido non sia nuovo, i progressi nello sviluppo non sono stati così rapidi come inizialmente previsto. Il passaggio dalla sperimentazione in laboratorio alla produzione di massa richiederà ancora molto tempo, anche se sarà possibile ottenere riduzioni dei costi. Come nel caso delle batterie al litio liquido negli anni ’70, la concettualizzazione e la verifica sperimentale progredirono simultaneamente, ma l’uso diffuso non si verificò fino alla fine del XX secolo.

In questa fase di transizione tra le batterie al litio liquido e le batterie allo stato solido, sono emerse le batterie allo stato semisolido. Le batterie semi-solide hanno un elettrodo su un lato che non contiene elettrolita liquido, mentre l'altro lato contiene elettrolita liquido. La proporzione della massa o del volume dell'elettrolito solido in una singola cella è la metà della massa totale dell'elettrolito o del volume totale. Grazie all'elettrolita parzialmente solido, le batterie semi-solide offrono una maggiore sicurezza rispetto alle tradizionali batterie al litio liquido. Sono meno inclini alle esplosioni, anche se forati. Queste batterie utilizzano materiali ad alta densità di energia, fornendo una maggiore densità di energia e una durata di oltre 2000 cicli. Inoltre, la riduzione dell’elettrolito nelle batterie semi-solide ne riduce efficacemente il peso. In termini di struttura della batteria, le batterie semi-solide utilizzano in genere un formato a busta flessibile con pellicola in alluminio-plastica che sostituisce i componenti del guscio in alluminio o acciaio. Il marchio cinese di veicoli elettrici “NIO” utilizza nei suoi veicoli batterie allo stato semi-solido.

Di seguito è riportato l'esperimento di smontaggio e penetrazione dell'ago che abbiamo eseguito sulle celle della batteria semisolide utilizzate nei nostri prodotti.

Batterie agli ioni di litio: Le batterie agli ioni di litio incorporano ioni di litio nel carbonio (coke di petrolio e grafite) per formare l'elettrodo negativo (le batterie al litio tradizionali utilizzano litio o leghe di litio come elettrodo negativo). I materiali comuni degli elettrodi positivi includono LixCoO2, LixNiO2 e LixMnO4. L'elettrolita è costituito da LiPF6 + etilene carbonato (EC) + dimetil carbonato (DMC). Il coke di petrolio e la grafite, utilizzati come materiali per gli elettrodi negativi, sono risorse abbondanti e non tossiche. L’inclusione degli ioni di litio nel carbonio supera l’elevata reattività del litio, risolvendo i problemi di sicurezza nelle tradizionali batterie al litio. L'elettrodo positivo LixCoO2 raggiunge elevati livelli di prestazioni e durata in carica e scarica, riducendo i costi. La reazione durante la carica e la scarica delle batterie secondarie agli ioni di litio è la seguente:

Batterie semi-solide: Le batterie semi-solide sono costituite da sostanze colorate in grado di fungere da elettrodi positivi, come il silicato di sodio (Na2Si2O5), metasilicato di sodio (Na2SiO3) o biossido di silicio (SiO2), e sostanze colorate che fungono da elettrodi negativi, come il biossido di titanio. (TiO2), titanato di sodio (Na2TiO3) o subossido di titanio (Ti4O7). I materiali degli elettrodi positivi possono assorbire e immagazzinare ioni di litio, mentre i materiali degli elettrodi negativi possono rilasciare ioni di litio. Inoltre, alcune materie prime possono essere utilizzate nella batteria per migliorare le prestazioni dei materiali solidi degli elettrodi, come ammina (etilammina, H3CNH2), bicarbonato di ammonio (NH4HCO3), resina fluorurata (resina fluorurata), dimetilfosfato (dimetilfosfato) e carbossilati. Il processo di reazione dell'elettrodo positivo nelle batterie semi-solide è complesso e l'uscita elettronica deriva principalmente dalle reazioni che si verificano nell'elettrodo positivo, con la velocità di reazione che dipende dalle concentrazioni dei reagenti e dalle velocità di trasferimento degli elettroni.

Confronto delle prestazioni:

Batterie agli ioni di litio:

  1. Alta tensione: La tensione della singola cella raggiunge 3,7-3,8 V, tre volte quella delle batterie Ni-Cd e Ni-MH.
  2. Ciclo di vita lungo: Generalmente superiore a 500 cicli, anche superiore a 1000 cicli; Il litio ferro fosforico può raggiungere fino a 8000 cicli.
  3. Buone prestazioni di sicurezza: Ecologico senza effetto memoria. Li-ion, il precursore delle batterie agli ioni di litio, elimina il rischio di cortocircuiti dovuti ai dendriti di litio, ampliando il suo campo di applicazione.
  4. Bassa autoscarica: Tasso di autoscarica di circa il 2% dopo un mese a temperatura ambiente, significativamente inferiore a Ni-Cd (25-30%) e Ni-MH (30-35%).
  5. Ricarica rapida: La ricarica 1C per 30 minuti può raggiungere oltre l'80% della capacità nominale e le batterie al ferro fosforico possono raggiungere il 90% in 10 minuti.
  6. Temperatura di esercizio: La temperatura operativa varia da -25 a 60°C, con il potenziale di espansione da -40 a 70°C con miglioramenti nell'elettrolita e nell'elettrodo positivo.

Batterie semi-solide:

  1. Leggero, alta densità di energia: I cambiamenti nei sistemi di materiali applicabili, in particolare l’uso diretto del litio metallico invece della grafite incorporata nel litio come elettrodo negativo, aumentano significativamente la densità energetica.
  2. Volume sottile e piccolo: L'eliminazione di separatori ed elettroliti liquidi riduce lo spessore, rendendo la tecnologia delle batterie semi-solide essenziale per la miniaturizzazione e le applicazioni a film sottile.
  3. Flessibilità: L’uso di fragili materiali ceramici nelle batterie semi-solide, quando ridotti allo spessore di una scala millimetrica, consente flessibilità. I materiali di incapsulamento adeguati consentono alla batteria di resistere da centinaia a migliaia di piegature senza un significativo degrado delle prestazioni.
  4. Sicurezza migliorata: Elimina i pericoli associati alla formazione di dendriti di litio sotto corrente elevata e riduce il rischio di reazioni, ossidazione, generazione di gas e combustione associati agli elettroliti liquidi organici nelle tradizionali batterie al litio.

Confronto tra batterie allo stato liquido e semi-solido: Rispetto alle batterie allo stato liquido, la caratteristica principale delle batterie semi-solide è l'introduzione di elettroliti allo stato solido, in sostituzione della tradizionale combinazione di elettrolita liquido e separatori. Le batterie allo stato semi-solido utilizzano elettroliti allo stato semi-solido, migliorando significativamente la sicurezza rispetto alle batterie allo stato liquido. Attualmente, i principali sviluppatori cinesi di batterie allo stato semi-solido includono Weilan New Energy, Ganfeng Lithium, Funeng Technology, Guoxuan High-Tech e Qingtao Energy, che hanno tutti raggiunto l’industrializzazione delle batterie allo stato semi-solido.

Ambito di applicazione:

Batterie agli ioni di litio: Negli ultimi anni, le batterie agli ioni di litio hanno trovato applicazioni diffuse, compresi i sistemi di accumulo di energia nelle centrali idroelettriche, termiche, eoliche e solari. Sono inoltre ampiamente utilizzati negli utensili elettrici, nelle biciclette elettriche, nelle motociclette elettriche, nei veicoli elettrici, nelle attrezzature speciali, nel settore aerospaziale speciale e in vari altri campi. Le batterie agli ioni di litio si stanno gradualmente espandendo in settori come le biciclette elettriche e i veicoli elettrici.

Batterie semi-solide: Le batterie allo stato semi-solido possono essere utilizzate in veicoli aerei con equipaggio, irrorazione agricola, pattuglie industriali, lotta agli incendi boschivi, monitoraggio delle costruzioni, trasporto merci, fotografia aerea, mappatura, prodotti elettronici di consumo, stoccaggio portatile di energia e veicoli a nuova energia.

Articolo correlato

lascia un commento

L'indirizzo email non verrà pubblicato. i campi richiesti sono contrassegnati *

Yinchem Con 15 anni di esperienza nella personalizzazione delle batterie al litio, non vediamo l'ora di servirti

Ottieni sconti speciali mensili sui prodotti e aggiornamenti esclusivi sui nuovi prodotti.

Seguici

Il produttore di batterie al litio da 15 anni

Linkedin Youtube Instagram

Azienda

Soluzione

Contattaci

  • Nanjing Yingchen Pro-Video Equipment Co., Ltd.
  • N. 219, Lantian Road, distretto di Jiangning, città di Nanchino, provincia di Jiangsu, Cina
  • sales@yinchem.com
  • +86 19850825811

Copyright © 2024 YINCHEM

Contattaci