Batterie à semi-conducteurs, qu'est-ce que l'état solide ?

La transition des batteries liquides vers les batteries à semi-conducteurs constitue une tendance majeure dans le développement à long terme de la technologie des batteries. Les principales raisons pour promouvoir cette transformation sont la sécurité et la densité énergétique. Nous pensons que lorsque les constructeurs automobiles remplacent les batteries liquides par des batteries à semi-conducteurs, la sécurité est le facteur déterminant à court terme et la densité énergétique est le facteur déterminant à moyen et long terme. La sécurité comprend principalement deux enjeux majeurs : la stabilité thermique et la formation de dendrites de lithium. 1) Stabilité thermique : problème de court-circuit entre les électrodes positives et négatives provoqué par la fusion du diaphragme. La température de transition vitreuse du polymère PP/PE pour le matériau séparateur de batterie au lithium liquide est d'environ 140 à 160 degrés, qui peut être augmentée à 160 à 180 degrés après le traitement de revêtement. Mais au-delà de cette température, le polymère se transformera en un état fluide, provoquant un court-circuit direct entre les électrodes positive et négative. 2) Dendrite de lithium : problème de dendrite de lithium perçant le séparateur, provoquant un court-circuit et un incendie dans la batterie. Pendant le processus de charge et de décharge, les ions lithium se réduiront partiellement et se déposeront sur la feuille d'électrode pour former des dendrites de lithium. Lorsque les dendrites de lithium se développent dans une certaine mesure, elles perceront le séparateur, provoquant un court-circuit et un incendie de la batterie. À court terme, la sécurité est la principale considération pour les constructeurs automobiles lorsqu’ils adoptent des batteries semi-solides/solides. Les batteries au lithium liquide ont une forte probabilité de court-circuit et de prendre feu, ce qui menace non seulement la sécurité des passagers de la voiture, mais augmente également la probabilité de rappels de véhicules en raison de problèmes de sécurité, entraînant des coûts supplémentaires pour les constructeurs automobiles. La densité énergétique fait référence à l'amélioration de la densité énergétique dans les batteries à semi-conducteurs en introduisant de nouveaux matériaux d'électrode négative (électrode négative à base de silicium, électrode négative en métal lithium) et de nouveaux matériaux d'électrode positive (oxyde de nickel et de manganèse LNMO, manganèse riche en lithium en couches, etc.) . À l'heure actuelle, la densité énergétique des batteries liquides (telles que 4680) utilisant des électrodes négatives à haute teneur en nickel ternaire + silicium-carbone est d'environ 300 Wh/kg, mais la densité énergétique des batteries à semi-conducteurs peut être augmentée jusqu'à plus de 500 Wh/kg après l'application de de nouveaux matériaux. Mais la tension du nouveau matériau est relativement élevée, dépassant la limite d'adaptation de l'électrolyte, il doit donc être combiné avec des électrolytes solides pour être appliqué dans les batteries.