Todo batería de estado sólido vs batería semisólida vs batería líquida
Conozca las diferentes tecnologías de baterías
Batería líquida
Los principales materiales de las pilas líquidas son los electrodos positivo y negativo, el diafragma y el electrolito.
Principalmente mediante el recubrimiento de los electrodos con materiales activos y la posterior inmersión de los electrodos en el electrolito líquido, los iones del electrolito reaccionan con los materiales activos de los electrodos y liberan electrones.La famosa batería de litio 18650 también es un tipo de batería líquida. Puede obtener más información en los 10 mejores fabricantes de baterías 18650 del mundo
Batería semisólida
Las baterías de litio semisólidas son baterías de electrolito híbrido sólido-líquido. Los electrodos positivo y negativo, el diafragma, etc. pueden seguir utilizando los materiales de la batería líquida de iones de litio, sólo el electrolito adopta el esquema de mezcla sólido-líquido.
Batería de estado sólido
La pila de estado totalmente sólido es un tipo de pila que utiliza materiales sólidos para el electrodo positivo, el electrodo negativo y el electrolito del interior de la pila, y elimina el diafragma.
Comparación de las diferencias entre pilas sólidas, semisólidas y líquidas
Comparación estructural
Batería líquidaEl electrolito es uno de los materiales clave de las pilas líquidas. El electrolito desempeña una función de conducción de iones entre los materiales positivo y negativo del interior de la pila.
Garantiza la eficacia del circuito interno y desempeña un papel clave en la densidad de energía, la densidad de potencia, la vida útil del ciclo, el rendimiento de seguridad, lo que se denomina la "sangre de la batería".La tecnología para la 10 principales empresas de electrolitos para baterías de ión litio de China es bastante maduro.
Batería semisólida: retener parte del electrolito y la estructura del diafragma. Las baterías semisólidas requieren que se retenga una pequeña cantidad de electrolito junto al electrolito sólido para mejorar la conductividad y, por lo tanto, necesitan un diafragma para separar los electrodos positivo y negativo. Dependiendo de la tecnología, los electrolitos sólidos también están disponibles en forma granular y de membrana.
Batería de estado sólido: No hay electrolito retenido. Hay que estudiar el diafragma. En una batería totalmente de estado sólido, el electrolito se sustituirá completamente por un electrolito sólido. La sustitución o no del diafragma depende de las distintas vías tecnológicas. En algunas opciones tecnológicas de baterías de estado sólido, el diafragma se mantiene como arquitectura de soporte del electrodo; en otras, el diafragma se elimina por completo.
Comparación de los materiales de las pilas
Baterías líquidas: Las baterías líquidas constan de cuatro materiales clave: material catódico, material anódico, diafragma y electrolito, con unos porcentajes de coste de 45%, 15%, 18% y 10% respectivamente. El principal componente del electrolito líquido es un disolvente orgánico que disuelve la sal de litio y proporciona un portador para los iones de litio.
Pilas semisólidas: Los materiales utilizados son esencialmente los mismos que los de las pilas líquidas. En el caso de una batería de litio de estado semisólido, se utiliza un electrolito en gel, empleando un polímero como "película base" del electrolito al que se añaden sales de litio, junto con disolventes orgánicos de bajo peso molecular, que se activan por inmersión para obtener una sustancia con una conductividad iónica entre la de un electrolito sólido y la de un electrolito líquido.
Batería de estado sólido: En el caso de todas las baterías de litio de estado sólido, el material del cátodo puede continuar el material del cátodo de la batería de iones de litio, material de electrodo negativo para el metal de litio, sin diafragma. Actualmente, hay cuatro áreas principales de investigación: baterías de sulfuro de litio, baterías de óxido de litio, baterías de óxido de litio y baterías de electrolito compuesto de litio.
Comparación del proceso de fabricación
Batería líquida:
El proceso de producción de baterías líquidas se divide en tres etapas: previa, intermedia y posterior. La finalidad del proceso previo es transformar la materia prima en piezas de polo, siendo el proceso central el revestimiento.
El objetivo de la etapa intermedia es transformar la pieza de polo en un proceso de etapa intermedia de célula inactiva, que incluye principalmente el bobinado/apilado de la célula y la inyección líquida de la célula. La última parte del proceso es la prueba y el embalaje.
Batería semisólida:
El proceso de preparación de las pilas de estado semisólido es compatible con los procesos tradicionales de producción de pilas de litio. La razón por la que las pilas de estado semisólido pueden lanzarse rápidamente al mercado es que toman prestado todo lo posible de los equipos y procesos existentes para pilas líquidas, de los cuales sólo 10%-20% tienen requisitos de equipos de proceso diferentes. Puede consultar nuestra top 10 fabricantes de pilas semisólidas en China para saber más.
Batería de estado sólido:
Todas las baterías de estado sólido son algo diferentes de los procesos tradicionales de producción de baterías de iones. La solución electrolítica de todas las baterías de estado sólido utiliza una mezcla sol-gel y requiere un horneado para evaporar el disolvente y obtener una película de electrolito sólido, lo que requiere procesos adicionales de recubrimiento del electrolito e irradiación UV y horneado. Al no haber electrolito, no es necesario un proceso de inyección de líquido.
Comparación del rendimiento de la batería
● Densidad energética
La mayor densidad energética comercial de las baterías líquidas es de 300 Wh/kg, mientras que la de las semisólidas es de 360 Wh/kg, y la densidad energética seguirá aumentando con la mejora de los materiales del cátodo y el ánodo. La densidad energética actual de todas las baterías de estado sólido es de 400 Wh/kg y se espera que alcance los 900 Wh/kg.
● Seguridad
Todas las baterías de estado sólido tienen la mejor seguridad porque no hay electrolito líquido inflamable, ni combustión, ni fugas, ni corrosión, etc. Las baterías semisólidas están en el medio y las líquidas son las peores.
● Rendimiento a altas y bajas temperaturas
Todas las baterías de estado sólido tienen el mejor rendimiento a alta temperatura y el peor a baja temperatura. Las baterías líquidas tienen el mejor rendimiento a baja temperatura y el peor a alta temperatura.
● Vida útil de la batería
Todas las baterías de estado sólido duran más debido a la ausencia de corrosión, fugas, etc. Las baterías semisólidas se sitúan en un término medio. Las baterías líquidas tienen margen de mejora en cuanto a la prolongación de su vida útil.
● Maleabilidad
Las baterías líquidas ya están maduras, las semisólidas empiezan a pasar de la fase de laboratorio a la industrial y las totalmente sólidas están en fase de investigación en laboratorio.
Resumen
Las baterías de estado sólido admiten diseños de capa fina para celdas de hasta unos pocos nanómetros, lo que amplía la gama de aplicaciones de las baterías de iones de litio y hace posible que sean autónomas y flexibles.
Debido a su seguridad y a su potencial de alta densidad energética, las baterías de estado sólido se consideran una importante vía de desarrollo para la próxima generación de baterías. Sin embargo, sigue habiendo obstáculos, como la baja conductividad iónica de los electrolitos de estado sólido y la escasa compatibilidad y estabilidad de la interfaz electrodo/electrolito.
