Qu'est-ce qu'une batterie à semi-conducteurs

Une batterie à semi-conducteurs est une batterie qui utilise des électrodes solides et des électrolytes solides ; une batterie à semi-conducteurs signifie qu'il n'y a aucun liquide à l'intérieur de la batterie et que des solides polymères inorganiques ou organiques sont utilisés comme électrolyte de la batterie. La technologie des batteries au lithium à semi-conducteurs utilise un composé de verre composé de lithium et de sodium comme matériau conducteur pour remplacer l'électrolyte des batteries au lithium précédentes, augmentant ainsi considérablement la densité énergétique des batteries au lithium. Les batteries à semi-conducteurs présentent les avantages d'une bonne sécurité, d'une densité énergétique élevée et de performances de cycle élevées ; les inconvénients sont une impédance élevée et un coût élevé.

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Qu'est-ce qu'une batterie solide ?

La batterie à semi-conducteurs est une sorte de technologie de batterie. Contrairement aux batteries lithium-ion et aux batteries lithium-ion polymère couramment utilisées aujourd'hui, une batterie à semi-conducteurs est une batterie qui utilise des électrodes solides et des électrolytes solides.

Parce que la communauté scientifique estime que les batteries lithium-ion ont atteint leurs limites, les batteries à semi-conducteurs ont été considérées ces dernières années comme des batteries pouvant hériter du statut de batteries lithium-ion. La technologie des batteries au lithium à semi-conducteurs utilise un composé de verre composé de lithium et de sodium comme matériau conducteur pour remplacer l'électrolyte des batteries au lithium précédentes, augmentant ainsi considérablement la densité énergétique des batteries au lithium.

La plus grande différence entre les batteries à semi-conducteurs et les batteries lithium-ion traditionnelles actuelles réside dans l'électrolyte. Les batteries à semi-conducteurs utilisent des électrolytes solides pour remplacer les électrolytes et les séparateurs des batteries lithium-ion traditionnelles. Les batteries lithium-ion traditionnelles sont principalement constituées de matériaux d'électrodes positives et négatives, d'électrolytes et de séparateurs. Les matériaux des électrodes positives et négatives déterminent la capacité de la batterie, et l'électrolyte et le séparateur servent de moyen de transport des ions lithium. C'est la différence essentielle.

Les principaux électrolytes des batteries à semi-conducteurs sont des polymères, des oxydes et des électrolytes solides sulfurés. Les voitures européennes et américaines sont dominées par la voie des polymères. Les entreprises japonaises et coréennes telles que Toyota, LG et Panasonic ont choisi le sulfure. Chine CATL, le leader des batteries électriques, a également choisi la voie des sulfures ; des entreprises chinoises telles que Beijing Weilan, Jiangsu Qingtao, Ningbo Fengli et Taiwan Huineng ont toutes choisi la voie des oxydes.

Avantages et inconvénients des batteries à semi-conducteurs :

Avantages :

Les batteries à semi-conducteurs présentent les avantages d'une bonne sécurité, d'une densité énergétique élevée et de fortes performances de cycle. L’inconvénient est que l’impédance est plus grande et le coût est plus élevé. Jetons-les un par un.

1. Haute densité énergétique, qui peut atteindre deux fois la densité énergétique des batteries au lithium ternaires actuelles. Sous le même poids, elle peut atteindre le double de l'autonomie de croisière. Par exemple, la batterie semi-solide lancée par Weilan New Energy a une densité énergétique de 360 Wh/kg et peut atteindre une autonomie de 1 000 kilomètres avec une seule charge. Les batteries entièrement solides peuvent atteindre une densité énergétique plus élevée, brisant ainsi la densité énergétique limitée actuelle des batteries au lithium.

2. Bonnes performances de sécurité. Sans l'électrolyte liquide, il n'y aura pas de fuite d'électrolyte ni de court-circuit interne. L'électrolyte solide peut également mieux supprimer les dendrites de lithium et a une stabilité chimique et électrochimique pour le lithium métal. Si des performances élevées et un système électrochimique radicalaire sont requis, les dendrites de lithium se développeront également dans l'électrolyte solide dans certaines conditions, et il existe un risque de court-circuit interne.

3. Forte durée de vie. L'utilisation d'électrolytes solides dans les batteries lithium-ion résout le problème du film SEI (film d'interface d'électrolyte solide) formé par l'électrolyte liquide pendant le processus de charge et de décharge, et supprime l'apparition de dendrites de lithium, améliorant ainsi considérablement la cyclabilité et les performances. de la durée de vie des batteries lithium-ion.

Inconvénients :

Tout a deux faces. Là où il y a des avantages, il doit y avoir des inconvénients. Les batteries à semi-conducteurs ne sont pas non plus une panacée. Il existe également des lacunes correspondantes. Voici 2 inconvénients des batteries à semi-conducteurs.

1. Le coût de fabrication est élevé. Il nécessite une innovation substantielle dans les équipements et les processus des batteries au lithium traditionnelles, ainsi que d'importants investissements dans la recherche et le développement technologique. La réduction des éléments rares et la diminution des coûts de fabrication sont devenues l'orientation des efforts de l'industrie. À l’heure actuelle, les batteries semi-solides préparées par voie oxyde sont compatibles à plus de 70 % avec les équipements et processus traditionnels de batteries au lithium, ce qui peut aider les fabricants de batteries à effectuer une meilleure transition vers les batteries à semi-conducteurs.

2. La résistance d'interface est trop grande. L'interface entre l'électrolyte solide et le matériau de l'électrode est dans un état solide-solide. Par conséquent, la capacité de contact efficace entre l'électrolyte et l'électrode est faible, ce qui entraîne une faible cinétique de transmission des ions. dans le matériau solide, ce qui entraîne une impédance d'interface qui affecte les performances de la batterie.

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