Presentación de la pila semisólida y sus ventajas

¿Qué es una pila semisólida?

O la masa o volumen del electrolito sólido en el monómero representa la mitad de la masa o volumen total del electrolito en el monómero.

En comparación con las actuales baterías de iones de litio, las baterías semisólidas son más pequeñas, estables y seguras, pueden alcanzar una mayor densidad energética y son mucho más baratas que las baterías de iones de litio. En la actualidad, basándose en el hecho de que batería de estado sólido todavía tienen muchos problemas de escala, comercialización y coste, muchas empresas de baterías optan por acelerar primero la investigación y el desarrollo de baterías semisólidas.

El principio de la pila semisólida

Los electrodos son una lechada de finas partículas de compuesto de litio mezcladas con un electrolito líquido, y la batería utiliza dos corrientes de lechada, una cargada positivamente y otra negativamente. Ambos haces de lodo pasan por colectores de corriente de aluminio y cobre con una membrana permeable al agua entre ellos.

Cuando los dos haces de lodos atraviesan la membrana, se intercambian iones de litio, lo que hace que fluya corriente por el exterior. Para recargar la batería, sólo es necesario aplicar un voltaje que haga retroceder los iones a través de la membrana.

Principales ventajas de la batería semisólida

1. Alta densidad energética

El límite superior de densidad energética de las baterías líquidas de iones de litio se reconoce generalmente en unos 300Wh/kg-400Wh/kg. La densidad energética teórica de las baterías de estado sólido alcanza los 700Wh/kg, lo que supone casi el doble de los datos de las baterías de litio más avanzadas.

2. No teme las bajas temperaturas

El electrolito sólido se utiliza en la batería semisólida, y el electrolito en forma sólida no afectará al rendimiento de la batería debido a la baja temperatura. Esto resuelve eficazmente el problema de los descuentos en la vida útil de la batería para vehículos eléctricos puros en invierno.

3. Mayor seguridad

La batería semisólida o de estado sólido no tiene sustancia líquida, o la sustancia líquida está muy reducida. Por lo tanto, en caso de daño o perforación, se evitará eficazmente la combustión espontánea o la explosión.

4. Mayor vida útil

Según los datos disponibles, en la actualidad, la batería semisólida se somete a 2.000 ciclos a temperatura ambiente, y el índice de retención de capacidad es superior a 85%. En las mismas condiciones, la batería líquida común se somete a 1.200 ciclos, y el índice de retención de la capacidad es sólo de unos 80%.

Aplicaciones de la pila semisólida

1. Drones

En el campo de los drones, puede decirse que es el que más utiliza el litio batería de dron. Debido a la limitación de la duración de las baterías, los avances en la densidad energética de las baterías de los drones siempre han sido el objetivo de los drones industriales, los drones de competición y los drones de entretenimiento.

Shenzhen Grape Battery Co., Ltd., propietaria de la marca de baterías Grignard más prestigiosa del sector, ha conseguido logros considerables en este sentido. La densidad energética ha aumentado hasta 275Wh/kg~290Wh/kg, más de 25% por encima del nivel de la industria.

2. Vehículos de nueva energía

Como todos sabemos, la razón por la que los vehículos de nueva energía no han sido ampliamente reconocidos por el público con rapidez es que no pueden seguir mejorando en términos de densidad energética y duración de la batería. Ahora uno de los 10 principales empresas de baterías de almacenamiento de energía en China Las baterías de álabes de BYD son todas baterías de alta densidad energética de nuevo desarrollo. Pero en el caso de la batería semisólida, si se utiliza bien en vehículos de nueva energía, no será un problema superar cierto límite.

3.Dispositivos inteligentes para llevar puestos

Hoy en día, puede decirse que los dispositivos inteligentes para llevar puestos son un mercado en mar rojo en el que los grandes fabricantes se afanan por entrar. Las baterías similares a las pulseras pueden tener una duración especialmente larga.

Prueba de batería semisólida frente a batería de titanato de litio

En cuanto a las prestaciones de seguridad de la batería semisólida y la batería de titanato de litio, algunos investigadores han realizado pruebas de seguridad sobre ellas. De acuerdo con las normas pertinentes, los investigadores realizaron pruebas de acupuntura, pruebas de sobrecarga extrema, pruebas de cortocircuito y pruebas de calentamiento extremo en las dos baterías, y evaluaron la aplicación de las dos baterías en el transporte ferroviario basándose en los resultados de las pruebas.

Parámetros de rendimiento de la batería semisólida frente al titanato de litio

①Experimento de acupuntura

A través de la prueba de acupuntura, sólo se produjo un ligero descenso de la presión y un cierto aumento de la temperatura en los dos grupos de sujetos de la prueba, y no hubo ningún fenómeno evidente aparte de eso.

②Última prueba de sobrecarga

En la prueba de sobrecarga extrema, la batería de titanato de litio se incendió, y la batería semisólida de fosfato de hierro y litio se desinfló tras un periodo de hinchamiento y se sobrecargó a 19 V.

Según la curva de ensayo, la duración de la sobrecarga de la batería semisólida de fosfato de hierro y litio es de sólo 10 minutos, y el SOC es de 117% cuando se produce un fallo de sobrecarga; la duración de la sobrecarga de la batería de titanato de litio es de 48 minutos, y el SOC es de 218% cuando se produce un fallo de sobrecarga.

Antes del incendio, la tasa de aumento de temperatura de la batería de titanato de litio era inferior a la de la batería semisólida de fosfato de hierro y litio, y la temperatura cambió repentinamente en el momento del incendio. Ambas baterías pueden cumplir los requisitos de las normas pertinentes, y la capacidad de sobrecarga (tolerancia del tiempo de sobrecarga) de la batería de titanato de litio es mucho mayor que la de la batería semisólida de fosfato de hierro y litio.

③Prueba de cortocircuito

En la prueba de cortocircuito, la corriente máxima de cortocircuito de las dos baterías es superior a 800 A, y el aumento máximo de temperatura es de unos 100 K. La batería semisólida de fosfato de hierro y litio presenta un fenómeno de hinchamiento evidente, y la batería de titanato de litio no presenta ningún fenómeno evidente.

④Experimento de calentamiento limitado

Durante la prueba de calentamiento extremo, ambos grupos de baterías experimentaron cambios bruscos de temperatura por debajo de los 200°C y, al mismo tiempo, la tensión cayó rápidamente a 0V, acompañada de una intensa humareda. La capacidad de sobretemperatura de los dos productos ensayados es muy superior a los 130°C especificados en la norma, lo que presenta una elevada seguridad.

De la prueba se desprende que tanto la batería semisólida de fosfato de hierro y litio como la batería de titanato de litio son muy seguras. La batería de titanato de litio tiene una alta capacidad de sobrecarga y puede soportar la sobrecarga durante mucho tiempo; aunque la batería semisólida de fosfato de hierro y litio tiene una capacidad de sobrecarga deficiente, no presenta ningún fenómeno de incendio tras la sobrecarga y tiene una buena seguridad. Los investigadores creen que las baterías de titanato de litio tienen un alto rendimiento de carga-descarga y pueden utilizarse como la batería de potencia preferida en el campo del transporte ferroviario.

Aunque el rendimiento energético y la vida útil de las baterías semisólidas de fosfato de hierro y litio no son tan buenos como los de las baterías de titanato de litio, en algunos escenarios específicos (como los sistemas auxiliares para el tránsito ferroviario, las fuentes de alimentación de reserva y las baterías de potencia de maniobra con requisitos de rendimiento energético bajos) también tienen buenas perspectivas de aplicación.