Présentation de la batterie semi-solide et de ses avantages

Qu'est-ce qu'une batterie semi-solide ?

Ou bien la masse ou le volume de l'électrolyte solide dans le monomère représente la moitié de la masse ou du volume total de l'électrolyte dans le monomère.

Par rapport aux batteries lithium-ion existantes, les batteries semi-solides sont plus petites, plus stables et plus sûres, peuvent atteindre une densité énergétique plus élevée et sont beaucoup moins chères que les batteries lithium-ion. À l'heure actuelle, compte tenu du fait que les batterie à l'état solide Les batteries semi-solides posent encore de nombreux problèmes en termes d'échelle, de commercialisation et de coût, c'est pourquoi de nombreuses entreprises de batteries choisissent d'accélérer la recherche et le développement des batteries semi-solides en premier lieu.

Le principe de la batterie semi-solide

Les électrodes sont constituées d'une suspension de fines particules de composé de lithium mélangées à un électrolyte liquide, et la batterie utilise deux flux de suspension, l'un chargé positivement et l'autre négativement. Les deux flux de boue passent par des collecteurs de courant en aluminium et en cuivre, séparés par une membrane perméable à l'eau.

Lorsque les deux faisceaux de boue traversent la membrane, les ions lithium sont échangés, ce qui fait circuler le courant à l'extérieur. Pour recharger la batterie, il suffit d'appliquer une tension pour faire reculer les ions à travers la membrane.

Les principaux avantages de la batterie semi-solide

1. Densité énergétique élevée

La limite supérieure de la densité énergétique des batteries lithium-ion liquides est généralement reconnue comme étant d'environ 300Wh/kg-400Wh/kg. La densité énergétique théorique des batteries à l'état solide peut atteindre 700 Wh/kg, soit presque le double des données des batteries au lithium les plus avancées.

2. Ne craint pas les basses températures

L'électrolyte solide est utilisé dans la batterie semi-solide, et l'électrolyte sous forme solide n'affectera pas les performances de la batterie en raison des basses températures. Cela résout efficacement le problème de la réduction de la durée de vie de la batterie pour les véhicules électriques purs en hiver.

3. Une sécurité accrue

La batterie semi-solide ou la batterie à l'état solide n'a pas de substance liquide, ou la substance liquide est fortement réduite. Par conséquent, en cas d'endommagement ou de perforation, la combustion spontanée ou l'explosion seront évitées.

4. Durée de vie plus longue

Selon les données disponibles, à l'heure actuelle, la batterie semi-solide est soumise à 2000 cycles à température ambiante, et le taux de rétention de la capacité est supérieur à 85%. Dans les mêmes conditions, la batterie liquide commune est soumise à 1200 cycles, et le taux de rétention de la capacité n'est que d'environ 80%.

Applications des batteries semi-solides

1. Les drones

Dans le domaine des drones, on peut dire que c'est le domaine qui utilise le plus de lithium. batterie de drone. En raison de la limitation de la durée de vie des batteries, les drones industriels, les drones de compétition et les drones de divertissement ont toujours cherché à améliorer la densité énergétique de leurs batteries.

Shenzhen Grape Battery Co., Ltd, propriétaire de la marque de batterie Grignard la plus prestigieuse de l'industrie, a réalisé des progrès considérables à cet égard. La densité énergétique est passée à 275Wh/kg~290Wh/kg, soit plus de 25% de plus que le niveau industriel.

2. Véhicules à énergie nouvelle

Comme nous le savons tous, la raison pour laquelle les véhicules à énergie nouvelle n'ont pas été rapidement reconnus par le public est qu'ils ne peuvent pas être améliorés en termes de densité énergétique et de durée de vie de la batterie. Aujourd'hui, l'une des les 10 premières entreprises de batteries de stockage d'énergie en Chine, les batteries à lames de BYD sont toutes des batteries à haute densité énergétique nouvellement développées. Mais pour les batteries semi-solides, si elles sont bien utilisées dans les véhicules à énergie nouvelle, il n'y aura pas de problème pour dépasser une certaine limite.

3. les dispositifs portables intelligents

Aujourd'hui, on peut dire que les dispositifs portables intelligents constituent un marché en pleine expansion que les grands fabricants s'efforcent de pénétrer. Les piles similaires aux bracelets peuvent avoir une durée de vie particulièrement longue.

Test d'une batterie semi-solide par rapport à une batterie au titanate de lithium

Certains chercheurs ont effectué des tests de sécurité sur les batteries semi-solides et les batteries au titanate de lithium. Conformément aux normes applicables, les chercheurs ont effectué des tests d'acupuncture, de surcharge extrême, de court-circuit et d'échauffement extrême sur les deux batteries, et ont évalué l'application des deux batteries dans le transport ferroviaire sur la base des résultats des tests.

Paramètres de performance d'une batterie semi-solide au titanate de lithium

①Acupuncture expérimentale

Le test d'acupuncture n'a révélé qu'une légère baisse de pression et une certaine augmentation de la température dans les deux groupes de sujets, sans autre phénomène évident.

②Ultimate overcharge test (test de surcharge ultime)

Lors du test de surcharge extrême, la batterie au titanate de lithium a pris feu et la batterie semi-solide au phosphate de fer lithié s'est dégonflée après une période de gonflement et a été surchargée à 19V.

Selon la courbe d'essai, la durée de surcharge de la batterie semi-solide au phosphate de fer lithié n'est que de 10 minutes, et le SOC est de 117% lorsqu'un défaut de surcharge se produit ; la durée de surcharge de la batterie au titanate de lithium est de 48 minutes, et le SOC est de 218% lorsqu'un défaut de surcharge se produit.

Avant l'incendie, le taux d'augmentation de la température de la batterie au titanate de lithium était inférieur à celui de la batterie semi-solide au phosphate de fer lithié, et la température a brusquement changé au moment de l'incendie. Les deux batteries peuvent répondre aux exigences des normes pertinentes, et la capacité de surcharge (tolérance du temps de surcharge) de la batterie au titanate de lithium est beaucoup plus élevée que celle de la batterie semi-solide au phosphate de fer lithié.

③Short circuit test

Lors de l'essai de court-circuit, le courant de court-circuit maximal des deux piles est supérieur à 800 A, et l'augmentation maximale de la température est d'environ 100K. La batterie semi-solide au phosphate de fer lithié présente un phénomène de gonflement évident, et la batterie au titanate de lithium ne présente pas de phénomène évident.

④Expérience de chauffage limité

Au cours de l'essai de chauffage extrême, les deux groupes de piles ont subi des changements soudains de température en dessous de 200°C, et en même temps, la tension a chuté rapidement jusqu'à 0V, accompagnée d'une fumée intense. La capacité de surchauffe des deux produits testés est bien plus élevée que les 130°C spécifiés dans la norme, ce qui offre une grande sécurité.

L'essai montre que la batterie semi-solide au phosphate de fer lithié et la batterie au titanate de lithium présentent toutes deux un niveau de sécurité élevé. La batterie au titanate de lithium a une capacité de surcharge élevée et peut résister à la surcharge pendant une longue période ; bien que la batterie semi-solide au phosphate de fer-lithium ait une faible capacité de surcharge, elle ne présente pas de phénomène d'incendie après la surcharge et présente un bon niveau de sécurité. Les chercheurs pensent que les batteries au titanate de lithium ont des performances de charge-décharge élevées et qu'elles peuvent être utilisées comme batterie d'alimentation préférée dans le domaine du transport ferroviaire.

Bien que les performances énergétiques et la durée de vie des batteries semi-solides au phosphate de fer-lithium ne soient pas aussi bonnes que celles des batteries au titanate de lithium, dans certains scénarios spécifiques (tels que les systèmes auxiliaires pour le transport ferroviaire, les alimentations de secours et les batteries de manœuvre à faible puissance), les perspectives d'application sont également bonnes.