전고체 배터리는 리튬을 사용하나요?

는고체 배터리리튬을 사용하시나요? 

예 — 하지만 같은 방식은 아닙니다

예,고체 배터리리튬을 사용합니다. 그 부분은 간단합니다. 더 흥미롭고 고체 배터리가 기존 배터리와 다르게 작동하는 이유를 이해하려는 사람에게 더 유용한 것은 리튬이 사용되는 방식과 액체 전해질 설계에서 고체 배터리로 전환할 때 무엇이 ​​바뀌는가입니다.

차이점은 단지 엔지니어링 세부 사항에만 있는 것이 아닙니다. 이는 고체 배터리 마케팅에서 볼 수 있는 성능 주장에 대해 설명하고 이러한 주장이 고려 중인 특정 배터리에 적용되는지 여부를 평가하는 데 도움이 됩니다.

모든 배터리에서 리튬의 역할

모든 리튬 배터리(고체 상태 또는 기존)에서 리튬은 작동 이온입니다. 충전하는 동안 리튬 이온은 음극(양극)을 떠나 전해질을 통해 이동한 후 양극(음극)에 저장됩니다. 방전 중에는 이 과정이 역전됩니다. 즉, 리튬 이온이 양극에서 전해질을 통해 다시 음극으로 이동하고, 그 움직임에서 방출된 에너지가 드론에 동력을 공급합니다.

전해질의 역할은 단순히 리튬 이온이 통과하도록 하는 동시에 전자를 차단하는 것입니다. 전자는 대신 외부 회로를 통해 이동하여 모터에 전원을 공급합니다. 전해질이 액체이든 고체이든 리튬은 동일한 기본 작업을 수행합니다.

변화하는 점은 리튬이 양극에 저장되는 위치와 저장이 얼마나 효율적으로 이루어지는가입니다.

기존 배터리가 양극에 리튬을 저장하는 방법

표준 리튬 폴리머 배터리에서 양극은 흑연으로 만들어집니다. 리튬 이온은 단순히 흑연에 축적되는 것이 아니라 삽입됩니다. 즉, 흑연 결정 구조의 탄소 원자 층 사이로 미끄러집니다. 각 흑연 유닛은 결정 구조에 따라 결정된 고정된 수의 리튬 이온만 보유할 수 있습니다.

이러한 삽입 메커니즘은 안정적이고 잘 이해되어 있지만 흑연 양극이 재료 1그램당 저장할 수 있는 리튬의 양에 대한 엄격한 상한선을 설정합니다. 이러한 상한선은 나머지 설계가 아무리 우수하더라도 기존 LiPo 배터리의 에너지 밀도를 팩 수준에서 약 200~260Wh/kg으로 제한하는 요소 중 하나입니다.

고체 배터리가 리튬을 다르게 사용하는 방법

솔리드 스테이트 설계가 의미 있는 성능 기회를 창출하는 곳이 바로 여기입니다.

고체 전해질은 액체 전해질 배터리에서 리튬 금속 양극을 위험하게 만드는 금속 필라멘트인 덴드라이트 침투를 물리적으로 차단할 수 있기 때문에 고체 배터리는 흑연 양극을 순수한 리튬 금속으로 대체할 수 있습니다.

리튬 금속은 삽입되지 않습니다. 충전 및 방전 중에 벌크 금속으로 직접 도금 및 스트립됩니다. 그리고 리튬 금속은 흑연보다 그램당 약 10배 더 많은 리튬 이온을 저장합니다.

결과적으로 리튬 금속 양극을 사용하는 고체 배터리는 흑연 양극 설계와 동일한 에너지 밀도 상한선에 도달하지 않습니다. 이는 고급 고체 배터리와 관련된 350~400+ Wh/kg 팩 수준 에너지 밀도 수치 뒤에 있는 아키텍처입니다. 이는 전해질 유형에 관계없이 흑연 양극으로는 달성할 수 없는 수치입니다.

제품을 평가할 때 이러한 구별이 중요한 이유

모든 고체 배터리가 리튬 금속 양극을 사용하는 것은 아닙니다. 1세대 고체 설계는 종종 흑연 양극을 유지하고 전해질만 교체합니다. 이러한 배터리는 LiPo에 비해 향상된 안전성과 수명 주기를 제공하지만(진정한 이점), 에너지 밀도는 기존 리튬 이온 배터리와 비슷하지만 크게 높지는 않습니다.

350Wh/kg 이상이라고 주장하는 고체 배터리를 보면 그 숫자 뒤에 리튬 금속 양극이 있다는 뜻입니다. 210~240Wh/kg이라고 주장하는 제품을 보면 흑연을 사용한 것이 거의 확실합니다. 전해질은 변경되었지만 양극은 변경되지 않았습니다.

솔리드 스테이트 옵션 중에서 선택하는 UAV 운영자의 경우 "이 배터리는 리튬 금속 양극 또는 흑연을 사용합니까?"라고 질문합니다. 에너지 밀도 주장이 완전한 고체 상태 이점에 기반한 것인지 아니면 단지 전해질 대체에 기반한 것인지 즉시 알려줍니다.

ZYEBATTERY의 양극 아키텍처 문서

ZYEBATTERY고체 리튬 이온 및 고성능 리튬 폴리머 UAV 배터리에 대한 양극 아키텍처 사양을 제공합니다. 리튬 금속 또는 흑연이 양극에 있는지 여부를 알면 사양 시트의 에너지 밀도 수치가 완전 고체 설계에서 나온 것인지 아니면 하이브리드 접근 방식에서 나온 것인지 결정되기 때문입니다.

고체 배터리리튬을 사용합니다. 더 유용한 질문은 어디서, 어떻게 하는가입니다. 그리고 그 질문에는 구체적이고 문서화 가능한 답변이 있습니다.