Gumagamit ba ng lithium ang solid state na baterya?

Ang aSolid State BatteryGumamit ng Lithium? 

Oo — Ngunit Hindi sa Parehong Paraan

Oo,mga solidong bateryagumamit ng lithium. Diretso ang bahaging iyon. Ano ang mas kawili-wili — at mas kapaki-pakinabang para sa sinumang sumusubok na maunawaan kung bakit naiiba ang pagganap ng mga solid state na baterya sa mga nakasanayan — ay kung paano ginagamit ang lithium, at kung ano ang mga pagbabago kapag lumipat ka mula sa isang liquid-electrolyte na disenyo patungo sa isang solid.

Ang pagkakaiba ay hindi lamang sa detalye ng engineering. Ipinapaliwanag nito ang mga claim sa pagganap na nakikita mo sa solid state na marketing ng baterya at tinutulungan kang suriin kung ang mga claim na iyon ay nalalapat sa partikular na baterya na iyong isinasaalang-alang.

Ang Papel ng Lithium sa Anumang Baterya

Sa bawat lithium battery — solid state o conventional — lithium ang gumaganang ion. Habang nagcha-charge, ang mga lithium ions ay umaalis sa cathode (positive electrode), naglalakbay sa electrolyte, at iniimbak sa anode (negative electrode). Sa panahon ng paglabas, ang prosesong iyon ay bumabaligtad: ang mga lithium ions ay lumilipat mula sa anode pabalik sa pamamagitan ng electrolyte patungo sa katod, at ang enerhiya na inilabas sa paggalaw na iyon ay nagpapagana sa drone.

Ang trabaho ng electrolyte ay hayaan lamang na dumaan dito ang mga lithium ions habang hinaharangan ang mga electron — na sa halip ay pinipilit na maglakbay sa panlabas na circuit, na pinapagana ang mga motor. Kung ang electrolyte ay likido o solid, ang lithium ay gumagawa ng parehong pangunahing gawain.

Anong mga pagbabago ang kung saan iniimbak ang lithium sa anode, at kung gaano kahusay ang pag-iimbak na iyon.

Paano Nag-iimbak ng Lithium sa Anode ang mga Kumbensyonal na Baterya

Sa karaniwang mga baterya ng lithium polymer, ang anode ay gawa sa grapayt. Ang mga lithium ions ay hindi basta-basta naipon sa graphite — nag-intercalate ang mga ito, ibig sabihin, dumulas sila sa pagitan ng mga layer ng carbon atoms sa graphite crystal structure. Ang bawat graphite unit ay maaari lamang magkaroon ng isang nakapirming bilang ng mga lithium ions, na tinutukoy ng crystal geometry nito.

Ang mekanismo ng intercalation na ito ay matatag at mahusay na nauunawaan, ngunit ito ay nagtatakda ng isang matigas na kisame sa kung gaano karaming lithium ang isang graphite anode ay maaaring mag-imbak bawat gramo ng materyal. Ang kisame na iyon ay bahagi ng kung ano ang naglilimita sa density ng enerhiya ng mga kumbensyonal na LiPo na baterya sa humigit-kumulang 200 hanggang 260 Wh/kg sa antas ng pack — gaano man kahusay ang natitirang bahagi ng disenyo.

Paano Maaaring Gumamit ng Lithium ang mga Solid State Baterya

Dito lumilikha ang solid state na disenyo ng makabuluhang pagkakataon sa pagganap.

Dahil ang mga solidong electrolyte ay maaaring pisikal na humarang sa pagtagos ng dendrite — ang mga metal na filament na ginagawang mapanganib ang mga anode ng lithium metal sa mga bateryang likido-electrolyte — maaaring palitan ng mga solid state na baterya ang mga graphite anode ng purong lithium metal.

Ang Lithium metal ay hindi nag-intercalate. Ito ay naglalagay ng mga plato at strips nang direkta bilang bulk metal sa panahon ng charge at discharge. At ang lithium metal ay nag-iimbak ng humigit-kumulang 10 beses na mas maraming lithium ions bawat gramo kaysa sa graphite.

Ang resulta: ang solid state na baterya na may lithium metal anode ay hindi tumama sa parehong energy density na kisame bilang isang graphite-anode na disenyo. Ito ang arkitektura sa likod ng 350 hanggang 400+ Wh/kg pack-level na mga numero ng density ng enerhiya na nauugnay sa mga advanced na solid state na baterya — mga numerong hindi makakamit gamit ang mga graphite anode anuman ang uri ng electrolyte.

Bakit Mahalaga ang Pagkakaibang Ito Kapag Nagsusuri ng Mga Produkto

Hindi lahat ng solid state na baterya ay gumagamit ng lithium metal anodes. Ang mga first-generation solid state na disenyo ay kadalasang nagpapanatili ng mga graphite anode at pinapalitan lamang ang electrolyte. Ang mga bateryang iyon ay naghahatid ng pinabuting kaligtasan at buhay ng pag-ikot kumpara sa LiPo — mga tunay na pakinabang — ngunit ang density ng kanilang enerhiya ay katulad ng mga kumbensyonal na baterya ng lithium ion, hindi kapansin-pansing mas mataas.

Kapag nakakita ka ng solid state na baterya na nagke-claim ng 350+ Wh/kg, isang lithium metal anode ang nasa likod ng numerong iyon. Kapag nakakita ka ng isa na nag-claim ng 210 hanggang 240 Wh/kg, halos tiyak na gumagamit ito ng graphite — nagbago ang electrolyte, ngunit hindi nagbago ang anode.

Para sa mga operator ng UAV na pumipili sa pagitan ng mga opsyon sa solid state, nagtatanong "gumagamit ba ang bateryang ito ng lithium metal anode o graphite?" sasabihin agad sa iyo kung ang mga claim sa density ng enerhiya ay batay sa buong solidong kalamangan o ang pagpapalit lamang ng electrolyte.

Dokumentasyon ng Anode Architecture ng ZYEBATTERY

ZYEBATTERYnagbibigay ng mga detalye ng anode architecture para sa solid state lithium ion at high-performance lithium polymer UAV na mga baterya — dahil ang pag-alam kung ang lithium metal o graphite ay nasa anode ay tumutukoy kung ang mga numero ng density ng enerhiya sa spec sheet ay mula sa full solid state na disenyo o isang hybrid na diskarte.

Mga solidong bateryagumamit ng lithium. Ang mas kapaki-pakinabang na tanong ay kung saan at paano — at ang tanong na iyon ay may isang tiyak, nasusulat na sagot.