Le batterie allo-stato solido possono essere semplicemente classificate come (batterie allo-semi-solido, quasi-allo-solido e tutte le-batterie allo-stato solido). Per sembrare più sofisticate e attirare l'attenzione, spesso vengono chiamate semplicemente batterie-allo stato solido.
Le differenze principali tra le batterie allo stato semi-solido-, quasi-allo-stato solido e tutte le batterie allo stato-solido-risiedono nello stato fisico dell'elettrolita, nella conduttività ionica, nei problemi di interfaccia e nella maturità industriale.
La seguente tabella comparativa riassume chiaramente le differenze principali tra i tre:
1. Tutte le batterie-allo-stato solido
Stato elettrolitico: 100% solido, non contenente elettrolita liquido. Solitamente utilizza elettroliti solidi a base di ossido, solfuro o polimero.
Caratteristiche principali:
Massima sicurezza:Elimina completamente il rischio di perdite, combustione ed esplosione (soprattutto con il maggiore potenziale quando si utilizzano anodi di litio metallico).
Massima densità di energia potenziale:Compatibile con catodi ad alta-tensione e anodi di litio metallico, raggiungendo teoricamente densità di energia superiori a 500 Wh/kg.
Problemi di interfaccia più gravi:Solido-il contatto solido porta ad un'elevata impedenza interfacciale, ostacolando il trasporto degli ioni; la performance tariffaria e la durata del ciclo sono le sfide più grandi.
Costi e processi estremamente difficili:Il processo di produzione è complesso (ad esempio, lavorazione di elettroliti fragili, preparazione di film sottili), con conseguenti costi estremamente elevati e sfide significative nella produzione di massa.
Stato attuale:Attualmente nelle fasi di ricerca e sviluppo e di produzione su scala pilota-. È ampiamente riconosciuta come la “soluzione definitiva”, ma deve affrontare il percorso più lungo verso la commercializzazione.
2. Batterie allo stato quasi-solido-
Stato dell'elettrolita:"Solido-simile" o "gel-simile", contenente tracce (tipicamente<5%) of liquid electrolyte or plasticizer, with a very small amount of liquid wetting the gaps between solid electrolyte particles.
Caratteristiche principali:
Soluzione transitoria:Può essere visto come una forma preparatoria per tutte le batterie allo stato solido--. Sacrifica la "solidità assoluta" per prestazioni interfacciali più fattibili.
Interfaccia migliorata:La quantità in tracce di liquido migliora significativamente la capacità di trasporto ionico dell'interfaccia solido-solido e riduce l'impedenza interfacciale.
Punto di equilibrio delle prestazioni:Cerca un equilibrio fattibile tra sicurezza, densità di energia e prestazioni elettrochimiche. La sua densità di energia e sicurezza sono ancora significativamente più elevate rispetto alle batterie a liquido, ma leggermente inferiori alle batterie ideali allo stato solido.
Processo di produzione-relativamente facile da usare:Più vicino alle linee di produzione esistenti rispetto a tutte le batterie-allo-stato solido.
Stato attuale:Spesso si sovrappone o viene utilizzato in modo intercambiabile con il concetto di "semi-solido-stato", rappresentando un passaggio cruciale per molte aziende che passano dalle batterie semi-solido-a tutte le batterie-solido-stato.
3. Batterie allo stato semi-solido-
Stato dell'elettrolita: Solid-liquid mixture, with both solid and liquid electrolytes coexisting, and a high liquid content (typically >5%, raggiungendo anche il 10-20%).
Caratteristiche principali:
Un compromesso e un miglioramento:Sostanzialmente si tratta di un "miglioramento significativo" delle attuali batterie agli ioni di litio-liquido, piuttosto che di una revisione radicale. Solitamente utilizza un rivestimento elettrolitico solido o è combinato con materiali per elettrodi.
Sicurezza migliorata:Il ridotto contenuto di elettrolita liquido riduce il rischio di combustione, ma non lo elimina.
Densità energetica significativamente aumentata:Può utilizzare parzialmente materiali per elettrodi positivi e negativi ad alta-capacità (come ad alto contenuto di-nichel, silicio-carbonio), raggiungendo densità di energia di 300-400 Wh/kg.
Compatibile con le linee di produzione esistenti:Aggiustamenti relativamente minori ai processi di produzione, che lo rendono il primo percorso per raggiungere la produzione di massa commerciale.
Il rischio di perdite rimane:Essenzialmente rientra ancora nella categoria delle "batterie liquide".
Stato attuale:Già in fase di produzione di massa e di installazione del veicolo.
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