Innan vi går in på vad ett semi-solid state-batteri är, låt oss först ta en titt på hur ett traditionellt litiumjonbatteri fungerar. I grund och botten består ett sådant batteri av fyra nyckelkomponenter: katoden (den positiva sidan), anoden (den negativa sidan), elektrolyten (ledaren mellan positiv och negativ) och en separator.Ett LiFePO4-batteri, även känt som LFP eller litiumjärnfosfat, innehåller följande material:
- Katod: Tillverkat av litiumjärnfosfat (LiFePO4). Detta material ger batteriet dess namn och är känt för sin stabilitet och säkerhet.
- Anod: Vanligtvis tillverkad av grafit, som utgör ett lagringsutrymme för litiumjoner under laddningscykler.
- Elektrolyt: Består av organiska lösningsmedel med ett litiumsalt, t.ex. litiumhexafluorofosfat (LiPF6), som möjliggör jontransport mellan katoden och anoden.
- Separator: Ett genomsläppligt membran som förhindrar direkt elektrisk kontakt mellan katoden och anoden samtidigt som jonerna kan passera genom elektrolyten. Detta säkerställer att elektroner flödar genom den externa kretsen.
(Bildkälla: Dave Borlace - Just Have a Think)
Semi-solid state-tekniken kombinerar element från både traditionella batterier och solid state-batterier. Denna teknik använder en delvis fast elektrolyt, vilket ger förbättrad säkerhet jämfört med flytande elektrolyter. Semi-solid state-batterier har högre energitäthet och presterar bättre i extrema temperaturer. Om man tittar på komponenterna i semi-solid state-batterier, katod, anod och elektrolyt (men ingen separat separator), kan vi lyfta fram följande:
- Katod: Tillverkas fortfarande av litiumjärnfosfat (LiFePO4) men kan integreras med en fast elektrolyt för att förbättra stabiliteten och säkerheten.
- Anod: Vanligtvis används fortfarande grafit, men det finns potential för andra material som kan integreras med fasta elektrolyter för att öka energitätheten och livslängden.
- Elektrolyt: Ersätter den flytande elektrolyten med en fast eller halvfast elektrolyt, som kan vara en polymer eller ett annat fast ämne. Detta minskar risken för läckage och förbättrar säkerheten.
- Separator: I halvfasta batterier kan separatorn vara en del av den fasta elektrolyten, vilket minskar behovet av en separat membranstruktur och möjliggör en mer kompakt och säkrare design.
Dessa framsteg syftar till att öka säkerheten, minska brandriskerna och förbättra batteriernas livslängd och energitäthet. Genom att använda en lägre volym halvfast elektrolyt finns det mindre brandfarligt material och en minskad risk för kortslutningar på grund av elektrolytens högre viskositet (tjockare konsistens).
(Bildkälla: Dave Borlace - Just Have a Think)
Vill du lära dig mer om teknik för halvfasta tillstånd? Kolla in en video av YouTuber Dave Borlace på hans kanal "Just Have a Think". I videon ger han en detaljerad översikt över hur tekniken fungerar och berättar om både dess fördelar och utmaningar: Skulle du vara okej med en Semi Solid State?
