Precis som alla batterier genererar semisolida batterier elektricitet genom kemiska reaktioner mellan positiva och negativa elektrodmaterial. Elektrolyterna i semi-solid state-batterier har en konsistens som ligger närmare gel än i traditionella batterier. I traditionella litiumbatterier fungerar de positiva och negativa elektroderna som "energireservoarer", medan elektrolyten fungerar som en "kanal" som gör att litiumjonerna kan röra sig fritt mellan elektroderna. Denna struktur är anledningen till att de kallas vätskebatterier. Utvecklingen av semi-solid state-batterier bygger på innovationer inom elektrodmaterial. Dessa batterier innehåller en "lerliknande" substans som bildas genom att fina litiumföreningspartiklar blandas med flytande elektrolyt, och som fungerar som elektrodmaterial. Denna hybriddesign ger en balans mellan den höga säkerheten hos solid state-batterier och den snabba jonöverföringen hos flytande batterier. Fördelarna med semi-solid state-batterier gäller även qapasitys Arctic Series, som har hög säkerhet och ett C-värde på 1 tack vare sin snabba jonöverföring.
Vad skiljer semi-solid state (LFP) från "traditionell" LFP?
| Semi-solid-state LFP | Traditionell LFP | |
| Säkerhet | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ |
| Energitäthet | ⭐⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
| Prestanda vid låga temperaturer | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
| Prestanda vid höga temperaturer | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ |
Skillnaden mellan fast tillstånd och semifast tillstånd
Vad är skillnaden mellan semi-solid state och "fulla" solid state-batterier? Solid state-batterier använder en fast elektrolyt i stället för den flytande elektrolyt som finns i traditionella litiumjonbatterier, vilket eliminerar alla flytande komponenter. Detta gör dem potentiellt säkrare, eftersom de eliminerar risken för läckage och bränder som förknippas med flytande elektrolyter.
Semi-solid state-batterier innehåller å andra sidan fortfarande en del flytande elektrolyt, vilket gör dem mindre säkra än fullsolid state-batterier men säkrare än konventionella batterier. Solid state-batterier har också högre energitäthet, vilket gör att de kan lagra mer energi per volymenhet än semi-solid state-batterier. Deras fasta elektrolyter möjliggör snabbare laddningshastigheter och längre livslängd. Solid state-batterier är dock fortfarande under utveckling och är ännu inte kommersiellt tillgängliga. Industrin förväntar sig att dessa batterier kommer att bli tillgängliga inom 5-10 år.
| Halvfast tillstånd | "Fullt" fast tillstånd | |
| Teknisk mognad | Industriell tillverkning av ett fåtal högteknologiska producenter | Ännu inte kommersialiserat |
| Elektrolyt | Porös och fuktig. Använder en kombination av delvis fasta och flytande elektrolyter, vanligtvis med en keramisk eller polymer fast elektrolyt och en traditionell flytande elektrolyt. Denna design förbättrar jonledningsförmågan och gränssnittets stabilitet. | Torr keramisk elektrolyt. Använder endast fasta elektrolyter, som kan vara keramiska, polymera eller andra fasta material, vilket ger hög stabilitet och säkerhet. |
| Säkerhet | Högre säkerhet än traditionella LFP tack vare minskad risk för läckage av flytande elektrolyt. | Högsta säkerhet, eliminerar helt risken för läckage och bränder i samband med flytande elektrolyter. |
| Temperaturkänslighet | Fungerar bra i både kalla och varma klimat. | Mycket hög prestanda, inklusive laddningsförmåga vid temperaturer så låga som -40°C. |
| Energidensitet | Högre än traditionella batterier tack vare förbättrad stabilitet och laddnings-/urladdningseffektivitet. | Ännu högre, med en potentiell energitäthet som är betydligt högre än både traditionella batterier och halvfasta batterier. |
| Laddningshastighet (laddning/urladdning) | Hög | Mycket hög |
| Livslängd | Lång livslängd | För närvarande kort, men forskning pågår för att förbättra den |
| Produktionskostnad | Mer komplexa än traditionella batterier men billigare än full solid state, eftersom vissa produktionsprocesser från traditionella batterier fortfarande kan användas. | Komplex produktion med höga löpande kostnader, men tekniska framsteg och storskalig produktion förväntas sänka kostnaderna. |
Fördelar med halvfasta batterier
- Hög energitäthet:
Energitätheten hos flytande litiumjonbatterier ligger i allmänhet på cirka 300-400Wh/kg. Semi-solid state-batterier har däremot en teoretisk energitäthet på upp till 700Wh/kg, vilket är nästan dubbelt så högt som dagens mest avancerade litiumbatterier. - Att övervinna utmaningar med kalla (och varma) temperaturer:
Semi-solid state-batterier använder fasta elektrolyter som inte påverkas av låga temperaturer, vilket effektivt löser problemet med batteriets livslängd under vintern för elfordon. qapasitys Arctic Series har också ett integrerat värmeelement i batterimodulen för att bibehålla prestandan under kalla förhållanden. - Högre säkerhet:
Semi-solid state-batterier innehåller betydligt mindre flytande elektrolyt, och deras tjocka, gelliknande konsistens minimerar risken för brand eller explosion vid skada eller punktering. Samma säkerhetsfunktion gäller för qapasitys Arctic Series, som använder en gelliknande elektrolyt istället för vätska. - Längre livslängd:
Nuvarande semi-solid state-batterier behåller över 85% av sin kapacitet efter 2.000 cykler i rumstemperatur. Som jämförelse kan nämnas att traditionella vätskebatterier endast behåller ca 80% efter 1.200 cykler under samma förhållanden.
