Как твърдотелната батерия може да захранва бъдещето на EV индустрията

Експоненциалният растеж на възобновяемите енергийни източници и необходимостта от трансформиране на електрическата мобилност стимулират интереса към технологиите за съхранение на електрическа енергия от следващо поколение. В момента литиево-йонните батерии (LIB) са широко разпространени и обещаващи кандидати за бъдещи приложения. Тези батерии имат няколко предимства, като дълъг жизнен цикъл, висока плътност на мощността, ниско саморазреждане, висока гравиметрична и обемна енергия. Те обаче страдат от наличието на суровини и съответните високи разходи и опасения за безопасността.

Друга технология е нововъзникваща опция за литиево-базирани батерии от следващо поколение, обещаваща ниска цена, висока производителност и висока безопасност: твърдотелната батерията „батерия в твърдо състояние“. За разлика от обичайните батерийни технологии, твърдотелните клетки с твърд електролит не показват разнообразните недостатъци на литиево-йонната батерия и позволяват по-високи работни температури поради по-добра термична стабилност. Тази алтернатива на LIB обещава да подобри обхвата на автомобила, да намали времето за зареждане и да елиминира риска от пожари на батерията.

Какво е твърдотелна батерия?

Първото поколение твърдотелни батерии е концептуализирано през 60-те години на миналия век. Въпреки това, ограниченията, свързани с плътността на мощността, обработката и цената, възпрепятстваха използването му в по-широки приложения и електролитите в твърдо състояние, в по-голямата си част бяха отделени настрана спрямо превъзходните електрохимични характеристики на системите, базирани на течни електролити, които използват литиеви соли, разтворени в органични разтворители. Независимо от това, последните разработки на електролитите в твърдо състояние доведоха до подновен интерес в тази област.

Твърдотелните батерии представляват промяна на парадигмата по отношение на технологиите. В съвременните литиеви батерии йоните се движат от един електрод към друг през течния електролит (наричан още йонна проводимост). В твърдотелните батерии течният електролит се заменя с твърдо съединение, което въпреки това позволява на литиевите йони да мигрират в него.

Батериите в твърдо състояние са не само по своята същност по-безопасни поради липсата на запалими органични компоненти, но също така предлагат потенциал за драматично подобрение на енергийната плътност, което позволява на батерията да съхранява по-голямо количество енергия в рамките на същия обем.

Какви са предимствата и предизвикателствата на твърдотелните батерии?

Има няколко предимства на технологията на твърдотелната батерия в сравнение с тази на конвенционалната литиево-йонна батерия. Вероятно най-важното: твърдотелните батерии не са запалими, тъй като на повърхността на катода не могат да се образуват дендрити, които иначе биха могли да причинят късо съединение. Късо съединение може да доведе до загряване на батерията (в най-добрия случай) или експлозия (в най-лошия случай).

АСМ2 ЕООД предлага оборудване за различни аналитични техники, които се прилагат при анализа на батерии и материали за батерии:

Масспектрометрия, като ICP-OES & ICP-MS, GC-MS, IC-MS

Рентгенова фотоелектронна спектроскопия (XPS)

Електронна микроскопия (SEM & TEM)

Молекулярна спектроскопия, като FTIR, Raman и NIR

Ядрено-магнитен резонанс (NMR)

Рентгенова дифракция, рентгенова флуоресценция