Полутвердотельные батареи: Полутвердотельные батареи состоят из окрашенных веществ, способных служить положительными электродами, таких как силикат натрия (Na2Si2O5), метасиликат натрия (Na2SiO3) или диоксид кремния (SiO2), и цветных веществ, служащих отрицательными электродами, например диоксид титана. (TiO2), титанат натрия (Na2TiO3) или субоксид титана (Ti4O7). Материалы положительных электродов могут поглощать и хранить ионы лития, а материалы отрицательных электродов могут выделять ионы лития. Кроме того, в батарее можно использовать определенные сырьевые материалы для улучшения характеристик твердых электродных материалов, такие как амин (этиламин, H3CNH2), бикарбонат аммония (NH4HCO3), фторсодержащая смола (фтористая смола), диметилфосфат (диметилфосфат) и карбоксилаты. Процесс реакции положительного электрода в полутвердотельных батареях сложен, и выходная электроника в основном определяется реакциями, происходящими в положительном электроде, при этом скорость реакции зависит от концентрации реагентов и скорости переноса электронов.

Сравнение производительности:

Литий-ионные аккумуляторы:

1. Высокое напряжение: Напряжение одной ячейки достигает 3,7-3,8 В, что в три раза больше, чем у Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов.
2. Длинный цикл жизни: Обычно превышает 500 циклов, даже превышает 1000 циклов; фосфорно-железо-литий может достигать до 8000 циклов.
3. Хорошие показатели безопасности: Экологичность, отсутствие эффекта памяти. Литий-ионный аккумулятор, предшественник литий-ионных аккумуляторов, устраняет риск короткого замыкания из-за литиевых дендритов, расширяя диапазон его применения.
4. Низкий саморазряд: Уровень саморазряда около 2% через месяц при комнатной температуре, что значительно ниже, чем у Ni-Cd (25-30%) и Ni-MH (30-35%).
5. Быстрая зарядка: Зарядка 1C в течение 30 минут может достичь более 80% номинальной емкости, а фосфорно-железные батареи могут достичь 90% за 10 минут.
6. Рабочая Температура: Диапазон рабочих температур составляет от -25 до 60°C с возможностью расширения до -40 до 70°C при улучшении электролита и положительного электрода.

Полутвердотельные батареи:

1. Легкий вес, высокая плотность энергии: Изменения в применяемых системах материалов, в частности, прямое использование металлического лития вместо графита с литием в качестве отрицательного электрода, значительно увеличивают плотность энергии.
2. Тонкий, небольшой объем: Отказ от сепараторов и жидких электролитов уменьшает толщину, что делает технологию полутвердотельных аккумуляторов необходимой для миниатюризации и тонкопленочных приложений.
3. Гибкость: Использование хрупких керамических материалов в полутвердотельных батареях, уменьшенных до толщины в миллиметрах, обеспечивает гибкость. Правильные герметизирующие материалы позволяют аккумулятору выдерживать сотни и тысячи изгибов без существенного ухудшения производительности.
4. Повышенная безопасность: Устраняет опасности, связанные с образованием дендритов лития при сильном токе, и снижает риск реакций, окисления, газообразования и сгорания, связанных с органическими жидкими электролитами в традиционных литиевых батареях.

Сравнение жидкостных и полутвердотельных батарей: По сравнению с жидкостными аккумуляторами основной характеристикой полутвердотельных аккумуляторов является введение твердотельных электролитов, заменяющих традиционную комбинацию жидкого электролита и сепараторов. В полутвердотельных батареях используются полутвердотельные электролиты, что значительно повышает безопасность по сравнению с жидкостными батареями. В настоящее время ведущими китайскими разработчиками полутвердотельных батарей являются Weilan New Energy, Ganfeng Lithium, Funeng Technology, Guoxuan High-Tech и Qingtao Energy, каждая из которых добилась индустриализации полутвердотельных батарей.

Область применения:

Литий-ионные аккумуляторы: В последние годы литий-ионные аккумуляторы нашли широкое применение, в том числе в системах хранения энергии на гидро-, тепловых, ветряных и солнечных электростанциях. Они также широко используются в электроинструментах, электрических велосипедах, электрических мотоциклах, электромобилях, специальном оборудовании, специальной аэрокосмической отрасли и других областях. Литий-ионные аккумуляторы постепенно проникают в такие области, как электрические велосипеды и электромобили.

Полутвердотельные батареи: Полутвердотельные батареи можно использовать в пилотируемых летательных аппаратах, сельскохозяйственном опрыскивании, промышленном патрулировании, тушении лесных пожаров, строительном мониторинге, грузовых перевозках, аэрофотосъемке, картографии, бытовой электронной продукции, портативных накопителях энергии и транспортных средствах на новой энергии.