Batería de estado sólido, ¿qué es el estado sólido?

La transición de baterías líquidas a baterías de estado sólido es una tendencia importante en el desarrollo a largo plazo de la tecnología de baterías. Los principales motivos para impulsar esta transformación son la seguridad y la densidad energética. Creemos que cuando las empresas de automóviles reemplazan las baterías líquidas por baterías de estado sólido, la seguridad es el factor determinante a corto plazo y la densidad de energía es el factor determinante a medio y largo plazo. La seguridad incluye principalmente dos cuestiones principales: la estabilidad térmica y la formación de dendritas de litio. 1) Estabilidad térmica: el problema del cortocircuito entre los electrodos positivo y negativo provocado por la fusión del diafragma. La temperatura de transición vítrea del polímero PP/PE para el material separador de baterías de litio líquido es de aproximadamente 140 a 160 grados, que puede aumentarse a 160 a 180 grados después del tratamiento del recubrimiento. Pero más allá de esta temperatura, el polímero se transformará en un estado fluido, provocando un cortocircuito directo entre los electrodos positivo y negativo. 2) Dendrita de litio: El problema de que la dendrita de litio atraviese el separador, provocando un cortocircuito e incendio en la batería. Durante el proceso de carga y descarga, los iones de litio se reducirán parcialmente y se depositarán en la lámina del electrodo para formar dendritas de litio. Cuando las dendritas de litio crecen hasta cierto punto, perforarán el separador, provocando un cortocircuito en la batería y un incendio. A corto plazo, la seguridad es la principal consideración para los fabricantes de automóviles a la hora de adoptar baterías semisólidas/de estado sólido. Las baterías de litio líquido tienen una alta probabilidad de sufrir cortocircuitos e incendiarse, lo que no solo amenaza la seguridad de los pasajeros en el automóvil, sino que también aumenta la probabilidad de que se retiren del mercado los vehículos debido a problemas de seguridad, lo que genera una carga de costos adicional para los fabricantes de automóviles. La densidad de energía se refiere a la mejora de la densidad de energía en baterías de estado sólido mediante la introducción de nuevos materiales de electrodos negativos (electrodo negativo a base de silicio, electrodo negativo de litio metálico) y materiales de electrodos positivos (óxido de níquel manganeso LNMO, manganeso rico en litio en capas, etc.) . En la actualidad, la densidad de energía de las baterías líquidas (como 4680) que utilizan electrodos negativos de carbono ternario + silicio con alto contenido de níquel es de aproximadamente 300 Wh/kg, pero la densidad de energía de las baterías de estado sólido se puede aumentar a más de 500 Wh/kg después de la aplicación de nuevos materiales. Pero el voltaje del nuevo material es relativamente alto, superando el límite de adaptación del electrolito, por lo que debe combinarse con electrolitos sólidos para ser aplicado en baterías.