Làm thế nào để pin trạng thái rắn so với pin lithium ion về an toàn?

Bạn đã bao giờ lo lắng về việc điện thoại quá nóng hoặc thậm chí phát nổ trong khi sạc? Bạn đã bao giờ cảm thấy lo ngại về an toàn pin sau khi xem các báo cáo tin tức về máy bay không người lái bắt lửa do vấn đề về pin? Trong số các loại pin khác nhau có sẵn,Pin trạng thái rắn và pin lithium ionthường được so sánh. Cái nào an toàn hơn?

Để khám phá câu hỏi này, chúng ta cần bắt đầu với các thành phần cốt lõi của pin.

1. Điện giải: Dòng phòng thủ đầu tiên cho sự an toàn

Pin lithium-ion thường sử dụng chất điện giải chất lỏng hữu cơ, có mức độ dễ cháy nhất định. Khi pin chịu tác động cơ học, quá tải hoặc nhiệt độ cao, các mạch ngắn bên trong có thể xảy ra, gây ra nhiệt độ tăng nhanh. Các chất điện phân lỏng có thể phân hủy và giải phóng khí dễ cháy, dẫn đến đốt cháy hoặc thậm chí là vụ nổ, nhiều trong số đó có liên quan đến sự không ổn định của chất điện phân lỏng.

Ngược lại, Bán nước bán rắn Sử dụng các chất điện giải rắn như gốm sứ hoặc polyme, thể hiện sự ổn định hóa học tuyệt vời và không phù hợp. Ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt, các chất điện giải rắn không có khả năng phân hủy hoặc rò rỉ, làm giảm đáng kể nguy cơ hỏa hoạn hoặc nổ. Các chất điện giải rắn sunfua có điểm đánh lửa vượt quá 500 ° C, trong khi các chất điện phân oxit vẫn ổn định ngay cả ở 800 ° C.

Về mặt cấu trúc, các điện cực trong pin lithium ion được đặt cách nhau gần, khiến chúng dễ bị tăng trưởng dendrite. Dendrites là các tinh thể giống như cây được hình thành bởi sự lắng đọng không đồng đều của các ion lithium trên bề mặt điện cực trong quá trình sạc và xả. 

Họ có thể xuyên qua thiết bị phân tách, gây ra các mạch ngắn nội bộ và sự cố an toàn. Ngược lại, các chất điện giải rắn trong pin trạng thái rắn có cường độ cơ học cao, triệt tiêu hiệu quả sự tăng trưởng và thâm nhập của dendrite, tăng cường an toàn pin.

2. Cạnh tranh sinh tồn trong môi trường khắc nghiệt

Ở -20 ° C, chất điện phân lỏng trong pin lithium -ion trở nên nhớt, gây ra hiệu suất dẫn điện ion giảm mạnh. Điều này không chỉ làm giảm tuổi thọ pin mà còn có thể làm trầm trọng thêm sự tăng trưởng của dendrite do sạc và xả không đồng đều. Ngược lại,Pin trạng thái rắnSử dụng chất điện giải sulfide có thể duy trì hơn 70% công suất của chúng ở -40 ° C và tốc độ tăng trưởng dendrite ở nhiệt độ thấp chỉ bằng một phần năm so với pin lithium-ion.

Khoảng cách trở nên rõ rệt hơn trong môi trường nhiệt độ cao. Khi nhiệt độ môi trường đạt 45 ° C, pin lithium-ion yêu cầu một hệ thống làm mát để duy trì an toàn, trong khi pin trạng thái rắn, sau 500 chu kỳ sạc và xả liên tục ở 60 ° C, chỉ thể hiện sự suy giảm công suất tăng 3% so với điều kiện nhiệt độ phòng.

3. Cân bằng an toàn trong quá trình thương mại hóa

Tuy nhiên, pin trạng thái rắn hiện phải đối mặt với một số thách thức.

Ví dụ, chi phí sản xuất của họ tương đối cao và quy trình sản xuất phức tạp hơn, ở một mức độ nào đó giới hạn ứng dụng quy mô lớn của họ. Mặt khác, pin lithium-ion đã trải qua nhiều năm phát triển, với công nghệ tương đối trưởng thành và chi phí thấp hơn, khiến chúng chiếm ưu thế trên thị trường.

Mặc dù về mặt lý thuyết, pin trạng thái rắn cung cấp sự an toàn vượt trội, nhưng chúng vẫn cần giải quyết các thách thức thực tế ở giai đoạn này.

Vấn đề trở kháng giao diện của pin trạng thái rắn vẫn chưa được giải quyết hoàn toàn và một số nhà sản xuất đã áp dụng mộtNhà nước bán rắnGiải pháp chuyển tiếp của người Viking, giữ một lượng nhỏ chất điện phân lỏng để tăng cường độ dẫn.

Chọn pin về cơ bản là chọn triết lý an toàn: pin lithium-ion giống như dao của quân đội Thụy Sĩ chính xác, đạt được sự an toàn có thể kiểm soát được thông qua các biện pháp bảo vệ phức tạp; Pin trạng thái rắn giống như một tảng đá rắn, vốn đã ổn định và chống lại rủi ro.

Nhìn chung, về mặt an toàn, B-trạng thái rắn Thật vậy, có một lợi thế so với pin lithium-ion do đặc điểm của chất điện giải trạng thái rắn và thiết kế cấu trúc vượt trội. Khi công nghệ tiếp tục tiến triển, chi phí của pin trạng thái rắn dự kiến ​​sẽ giảm dần và cuối cùng chúng có thể thay thế pin lithium-ion trong nhiều ứng dụng hơn, cung cấp các giải pháp năng lượng an toàn hơn cho cuộc sống của chúng ta.  

Để tìm hiểu thêm về B-trạng thái rắn Hoặc khám phá các tùy chọn cho nhu cầu cụ thể của bạn? Đội của chúng tôi tại Zye ở đây để giúp đỡ.

Chúng tôi chuyên về công nghệ pin tiên tiến và có thể cung cấp hướng dẫn chuyên gia về việc chọn giải pháp phù hợp cho ứng dụng của bạn.

Đừng ngần ngại tiếp cận với chúng tôi tại Coco@zyepower.com Để biết thêm thông tin hoặc để thảo luận về yêu cầu của bạn. Hãy cùng nhau cung cấp năng lượng cho tương lai!