Твердотельный аккумулятор
Твердотельная батарея — это аккумуляторная технология, в которой используются твердые электроды и твердый электролит вместо жидких или полимерных гелевых электролитов, используемых в литий-ионных или литий-полимерных батареях. [1] [2]
Хотя твердые электролиты были впервые обнаружены в 19 веке, их широкому применению препятствовали некоторые недостатки, такие как низкая плотность энергии . События конца 20-го и начала 21-го века вызвали возобновление интереса к технологиям твердотельных аккумуляторов, особенно в контексте электромобилей , начиная с 2010-х годов.
Твердотельные аккумуляторы могут обеспечить потенциальное решение многих проблем жидких литий-ионных аккумуляторов, таких как воспламеняемость, ограниченное напряжение, нестабильное образование межфазной фазы твердого электролита, плохая производительность и прочность при циклировании. [3]
Материалы, предлагаемые для использования в качестве твердых электролитов в твердотельных батареях, включают керамику (например, оксиды, сульфиды, фосфаты) и твердые полимеры. Твердотельные батареи нашли применение в кардиостимуляторах , RFID и носимых устройствах. Они потенциально безопаснее, с более высокой плотностью энергии, но стоят гораздо дороже. Проблемы широкого внедрения включают плотность энергии и мощности , долговечность , материальные затраты , чувствительность и стабильность. [4]
Между 1831 и 1834 годами Майкл Фарадей открыл твердые электролиты сульфид серебра и фторид свинца (II) , которые заложили основу твердотельной ионики . [5] [6]
К концу 1950-х годов в нескольких электрохимических системах использовались твердые электролиты. Они использовали ион серебра , но имели некоторые нежелательные качества, в том числе низкую плотность энергии и напряжение на ячейке, а также высокое внутреннее сопротивление. [7] Новый класс твердотельных электролитов, разработанный Окриджской национальной лабораторией , появился в 1990-х годах и затем использовался для изготовления тонкопленочных литий-ионных аккумуляторов . [8]
