Toutes les batteries à l'état solide, les batteries semi-solides et les batteries liquides
En savoir plus sur les différentes technologies de batteries
Batterie liquide
Les principaux matériaux des piles liquides sont les électrodes positives et négatives, le diaphragme et l'électrolyte.
En recouvrant les électrodes de matériaux actifs et en les immergeant dans l'électrolyte liquide, les ions de l'électrolyte réagissent avec les matériaux actifs des électrodes et libèrent des électrons. Vous pouvez en savoir plus en consultant notre 10 premiers fabricants de piles 18650 dans le monde
Batterie semi-solide
Les batteries au lithium semi-solides sont des batteries à électrolyte hybride solide-liquide. Les électrodes positives et négatives, le diaphragme, etc. peuvent continuer à utiliser les matériaux de la batterie lithium-ion liquide, seul l'électrolyte adopte le schéma du mélange solide-liquide.
Batterie à semi-conducteurs
La batterie à l'état solide est un type de batterie qui utilise des matériaux solides pour l'électrode positive, l'électrode négative et l'électrolyte à l'intérieur de la batterie, et qui supprime le diaphragme.
Comparaison des différences entre les batteries - tout solide, semi-solide et liquide
Comparaison des structures
Batterie liquideL'électrolyte : l'électrolyte est l'un des matériaux clés des batteries liquides. L'électrolyte joue un rôle dans la conduction des ions entre les matériaux positifs et négatifs à l'intérieur de la batterie.
Il assure l'efficacité du circuit interne et joue un rôle clé dans la densité énergétique, la densité de puissance, la durée de vie, la performance de sécurité, ce qui est appelé le "sang de la batterie". 10 premières entreprises d'électrolytes pour batteries lithium-ion en Chine est assez mature.
Batterie semi-solide : retenir une partie de l'électrolyte et de la structure du diaphragme. Les batteries semi-solides exigent qu'une petite quantité d'électrolyte soit retenue à côté de l'électrolyte solide pour améliorer la conductivité et nécessitent donc un diaphragme pour séparer les électrodes positives et négatives. Selon la technologie, les électrolytes solides sont également disponibles sous forme de granulés ou de membranes.
Toutes les batteries sont à l'état solide : Pas de rétention d'électrolyte. Le diaphragme doit être étudié. Dans une batterie entièrement à l'état solide, l'électrolyte sera complètement remplacé par un électrolyte solide. Le remplacement ou non du diaphragme dépend des différentes voies technologiques. Dans certaines options technologiques de batteries à l'état solide, le diaphragme est conservé en tant qu'architecture supportant l'électrode ; dans d'autres, le diaphragme est complètement éliminé.
Comparaison des matériaux de batteries
Batteries liquides : Les batteries à électrolyte liquide se composent de quatre matériaux clés : le matériau de la cathode, le matériau de l'anode, le diaphragme et l'électrolyte, dont les coûts s'élèvent respectivement à 45%, 15%, 18% et 10%. Le principal composant de l'électrolyte liquide est un solvant organique qui dissout le sel de lithium et sert de support aux ions lithium.
Batteries semi-solides : Les matériaux utilisés sont essentiellement les mêmes que ceux utilisés dans les batteries liquides. Dans le cas d'une batterie au lithium à l'état semi-solide, on utilise un électrolyte gélifié, utilisant un polymère comme "film de base" de l'électrolyte auquel on ajoute des sels de lithium, ainsi que des solvants organiques de faible poids moléculaire, qui sont activés par immersion pour obtenir une substance dont la conductivité ionique se situe entre celle d'un électrolyte solide et celle d'un électrolyte liquide.
Batterie à semi-conducteurs : Dans le cas de toutes les batteries au lithium à l'état solide, le matériau de la cathode peut continuer le matériau de la cathode de la batterie lithium-ion, le matériau de l'électrode négative pour le lithium métal, pas de diaphragme. Il existe actuellement quatre grands domaines de recherche : les batteries au sulfure de lithium, les batteries à l'oxyde de lithium, les batteries à l'oxyde de lithium et les batteries à électrolyte composite de lithium.
Comparaison des processus de fabrication
Batterie liquide :
Le processus de production des piles liquides est divisé en trois étapes : la phase préliminaire, la phase intermédiaire et la phase finale. L'objectif de l'étape préliminaire est de transformer la matière première en pièces polaires, le processus principal étant le revêtement.
L'objectif de l'étape intermédiaire est de transformer la pièce polaire en une cellule inactive. L'étape intermédiaire comprend principalement l'enroulement/l'empilage de la cellule et l'injection de liquide dans la cellule. La dernière partie du processus est le test et l'emballage.
Batterie semi-solide :
Le processus de préparation des batteries à l'état semi-solide est compatible avec les processus de production traditionnels des batteries au lithium. La raison pour laquelle les batteries à l'état semi-solide peuvent être mises sur le marché rapidement est qu'elles empruntent autant que possible les équipements et les processus existants pour les batteries à liquide, dont seuls les 10%-20% ont des exigences différentes en matière d'équipements de processus. Vous pouvez consulter notre 10 premiers fabricants de batteries semi-solides en Chine pour en savoir plus.
Batterie à semi-conducteurs :
Toutes les batteries à l'état solide sont quelque peu différentes des processus de production des batteries ioniques traditionnelles. La solution d'électrolyte pour toutes les batteries à l'état solide utilise un mélange sol-gel et nécessite une cuisson pour évaporer le solvant et obtenir un film d'électrolyte solide, ce qui nécessite un revêtement d'électrolyte supplémentaire et des processus d'irradiation UV et de cuisson. Comme il n'y a pas d'électrolyte, il n'est pas nécessaire de procéder à une injection de liquide.
Comparaison des performances des batteries
● Densité énergétique
La densité énergétique la plus élevée rapportée commercialement pour les batteries liquides est de 300wh/kg. Les batteries semi-solides sont rapportées à 360wh/kg, et la densité énergétique sera encore augmentée grâce à l'amélioration des matériaux de cathode et d'anode. La densité énergétique actuelle de toutes les batteries à l'état solide est de 400wh/kg et devrait atteindre 900wh/kg.
● Sécurité
Toutes les batteries à l'état solide présentent la meilleure sécurité car elles ne contiennent pas d'électrolyte liquide inflammable, pas de combustion, pas de fuite, pas de corrosion, etc. Les batteries semi-solides se situent dans la moyenne et les batteries liquides sont les pires.
● Performance à haute et basse température
Toutes les batteries à l'état solide ont les meilleures performances à haute température et les plus mauvaises performances à basse température. Les batteries à liquide ont les meilleures performances à basse température et les pires performances à haute température.
● Durée de vie de la batterie
Toutes les piles à l'état solide durent plus longtemps en raison de l'absence de corrosion, de fuites, etc. Les piles semi-solides se situent entre les deux. Les piles liquides peuvent encore être améliorées en termes d'allongement de la durée de vie des piles.
● Malléabilité
Les piles liquides sont désormais au point, les piles semi-solides commencent à passer du stade du laboratoire à celui de l'industrie, tandis que les piles entièrement solides en sont au stade de la recherche en laboratoire.
Résumé
Les batteries à l'état solide permettent de concevoir des cellules en couches minces de quelques nanomètres, ce qui élargit la gamme d'applications des batteries au lithium-ion et permet aux batteries d'être autonomes et flexibles.
En raison de leur sécurité et de leur haute densité énergétique potentielle, les batteries à l'état solide sont considérées comme un axe de développement important pour la prochaine génération de batteries d'énergie. Cependant, il existe encore des goulets d'étranglement tels que la faible conductivité ionique des électrolytes à l'état solide, la faible compatibilité et la stabilité de l'interface électrode/électrolyte.
