솔리드 스테이트 배터리는 안전 측면에서 리튬 이온 배터리와 어떻게 비교됩니까?

휴대 전화가 과열되거나 충전하는 동안 폭발하는 것에 대해 걱정 한 적이 있습니까? 배터리 문제로 인해 드론에 대한 뉴스 보도를 본 후 배터리 안전에 대해 우려 한 적이 있습니까? 사용 가능한 다양한 유형의 배터리 중솔리드 스테이트 배터리 및 리튬 이온 배터리종종 비교됩니다. 어느 것이 더 안전합니까?

이 질문을 탐색하려면 배터리의 핵심 구성 요소부터 시작해야합니다.

1. 전해질 : 안전을위한 첫 번째 방어선

리튬 이온 배터리는 일반적으로 어느 정도의 가연성을 갖는 유기 액체 전해질을 사용합니다. 배터리에 기계적 영향, 과충전 또는 고온이 적용되면 내부 단락이 발생하여 온도가 급격히 증가합니다. 액체 전해질은 가연성 가스를 분해하여 방출 할 수 있으며, 이들 중 다수는 액체 전해질의 불안정성과 관련이있다.

대조적으로, 반고체-스테이트 배터리 세라믹 또는 폴리머와 같은 고체 전해질을 사용하여 우수한 화학적 안정성 및 비 염증성을 나타냅니다. 극한의 조건에서도 고체 전해질은 분해되거나 누출되지 않아 화재 나 폭발의 위험을 크게 줄입니다. 설파이드 고체 전해질은 500 ℃를 초과하는 점화점을 갖는 반면, 산화물 전해질은 800 ℃에서도 안정적으로 유지된다.

구조적으로, 리튬 이온 배터리의 전극은 밀접하게 간격을 두어 수상 돌기 성장이 발생하기 쉽다. 수상 돌기는 충전 및 배출 동안 전극 표면에 리튬 이온의 고르지 않은 침착에 의해 형성된 나무와 같은 결정이다. 

그들은 분리기를 뚫어 내부 단락과 안전 사건을 일으킬 수 있습니다. 대조적으로, 고체 배터리의 고체 전해질은 높은 기계적 강도를 가지며, 수상 돌기 성장 및 침투를 효과적으로 억제하여 배터리 안전성을 더욱 향상시킨다.

2. 극한 환경에서의 생존 경쟁

-20 ℃에서, 리튬 -이온 배터리의 액체 전해질은 점성이되어 이온 전도도 효율이 급격히 떨어집니다. 이것은 배터리 수명을 줄일뿐만 아니라 고르지 않은 충전 및 배출로 인해 수상 돌기 성장을 악화시킬 수 있습니다. 대조적으로,솔리드 스테이트 배터리황화물 전해질을 사용하면 용량의 70% 이상이 -40 ° C에서 유지 될 수 있으며, 저온에서의 덴 드리트 성장 속도는 리튬 이온 배터리의 5 분의 1에 불과합니다.

고온 환경에서 격차가 더욱 두드러집니다. 주변 온도가 45 ° C에 도달하면 리튬 이온 배터리는 안전을 유지하기 위해 냉각 시스템을 필요로하는 반면, 60 ° C에서 500 사이클의 연속 충전 및 배출 후 고체 배터리는 실온 조건에 비해 용량 분해가 3% 증가합니다.

3. 상용화 과정에서 안전 균형

그러나 솔리드 스테이트 배터리는 현재 몇 가지 어려움에 직면 해 있습니다.

예를 들어, 생산 비용이 상대적으로 높으며 제조 공정이 더 복잡하여 어느 정도 대규모 응용 프로그램을 제한합니다. 반면에 리튬 이온 배터리는 비교적 성숙한 기술과 비용이 낮아 시장에서 지배적으로 수년간의 개발을 거쳐 왔습니다.

솔리드 스테이트 배터리는 이론적으로 우수한 안전을 제공하지만이 단계에서 여전히 실질적인 문제를 해결해야합니다.

모든 고체 상태 배터리의 인터페이스 임피던스 문제는 아직 완전히 해결되지 않았으며 일부 제조업체는“반고체 상태”전이 솔루션 - 전도도를 향상시키기 위해 소량의 액체 전해질을 반영합니다.

배터리 선택은 본질적으로 안전 철학을 선택하는 것입니다. 리튬 이온 배터리는 정밀 스위스 육군 나이프와 같으며 복잡한 보호 조치를 통해 제어 가능한 안전성을 달성합니다. 솔리드 스테이트 배터리는 단단한 암석과 같으며 본질적으로 안정적이며 위험에 저항합니다.

전반적으로 안전 측면에서 솔리드 스테이트 배터리 실제로 고체 전해질의 특성과 우수한 구조 설계로 인해 리튬 이온 배터리보다 이점이 있습니다. 기술이 계속 발전함에 따라 고체 배터리 비용은 점차 감소 할 것으로 예상되며 결국 더 많은 응용 분야에서 리튬 이온 배터리를 교체하여 우리의 삶에 더 안전한 에너지 솔루션을 제공 할 수 있습니다.  

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