Festkörperbatterie, was ist Festkörperbatterie?

Der Übergang von Flüssigbatterien zu Festkörperbatterien ist ein wichtiger Trend in der langfristigen Entwicklung der Batterietechnologie. Die Hauptgründe für die Förderung dieser Transformation sind Sicherheit und Energiedichte. Wir glauben, dass Sicherheit der kurzfristige und Energiedichte der mittel- bis langfristige treibende Faktor ist, wenn Automobilhersteller Flüssigbatterien durch Festkörperbatterien ersetzen. Die Sicherheit umfasst hauptsächlich zwei Hauptthemen: thermische Stabilität und Lithiumdendritenbildung. 1) Thermische Stabilität: Das Problem des Kurzschlusses zwischen der positiven und der negativen Elektrode, der durch das Schmelzen der Membran verursacht wird. Die Glasübergangstemperatur von PP/PE-Polymer für flüssiges Lithiumbatterie-Separatormaterial beträgt etwa 140–160 Grad, die nach der Beschichtungsbehandlung auf 160–180 Grad erhöht werden kann. Doch jenseits dieser Temperatur geht das Polymer in einen fließenden Zustand über, wodurch ein direkter Kurzschluss zwischen der positiven und der negativen Elektrode entsteht. 2) Lithiumdendrit: Das Problem, dass Lithiumdendrit den Separator durchdringt und einen Kurzschluss und einen Brand in der Batterie verursacht. Während des Lade- und Entladevorgangs werden Lithiumionen teilweise reduziert und lagern sich auf der Elektrodenfolie ab, um Lithiumdendriten zu bilden. Wenn die Lithiumdendriten bis zu einem gewissen Grad wachsen, durchdringen sie den Separator, was zu einem Kurzschluss der Batterie und einem Brand führt. Kurzfristig ist Sicherheit für Automobilhersteller der Hauptaspekt bei der Einführung von Halbfest-/Festkörperbatterien. Bei flüssigen Lithiumbatterien besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sie kurzschließen und Feuer fangen, was nicht nur die Sicherheit der Passagiere im Auto gefährdet, sondern auch die Wahrscheinlichkeit von Fahrzeugrückrufen aufgrund von Sicherheitsproblemen erhöht, was zu einer zusätzlichen Kostenbelastung für die Automobilhersteller führt. Unter Energiedichte versteht man die Verbesserung der Energiedichte in Festkörperbatterien durch die Einführung neuer negativer Elektrodenmaterialien (negative Elektrode auf Siliziumbasis, negative Metall-Lithium-Elektrode) und positiver Elektrodenmaterialien (Nickel-Mangan-Oxid LNMO, geschichtetes lithiumreiches Mangan usw.). . Derzeit beträgt die Energiedichte von Flüssigbatterien (z. B. 4680), die negative Elektroden mit hohem Nickel-Ternär- und Siliziumkohlenstoffgehalt verwenden, etwa 300 Wh/kg, aber die Energiedichte von Festkörperbatterien kann nach der Anwendung von auf über 500 Wh/kg erhöht werden neue Materialien. Die Spannung des neuen Materials ist jedoch relativ hoch und überschreitet die Grenze der Elektrolytanpassung. Daher muss es mit Festelektrolyten kombiniert werden, um in Batterien eingesetzt zu werden.