Mitä eroa kiinteiden ja nestemäisten elektrolyyttien välillä on?

Ero kiinteä ja nestemäiset elektrolyyttit ensisijaisesti heidän fyysinen tila - johtavuusmekanismit - and sovellukset . Tässä on erittely heidän keskeisistä eroistaan:

1. Fyysinen tila

Kiinteät elektrolyyttit : Kuten nimestä voi päätellä- nämä ovat kiinteässä muodossa. Ne on usein valmistettu keraamisista- polymeereistä tai lasimateriaaleista- jotka voivat johtaa ioneja. Kiinteitä elektrolyyttejä käytetään tyypillisesti solid-state-paristoissa tai polttokennoissa.

Nestemäiset elektrolyyttit : Nämä ovat nestemäisessä tilassa ja koostuvat yleisesti liuottimista, kuten vedestä tai orgaanisista liuottimista, sekoitettuna liuennettuihin suoloihin tai happoihin. Nestemäisiä elektrolyyttejä käytetään tavanomaisissa paristoissa, kuten litium-ioni-paristoissa tai lyijyakkuissa.

2. ionin johtamismekanismi

Kiinteät elektrolyyttit : Kiinteissä elektrolyytteissä ionit liikkuvat kiinteän matriisin läpi hyppäämällä paikasta toiseen. Kiinteän elektrolyyttien ioninjohtavuus riippuu tekijöistä, kuten kiinteän aineen ionisesta liikkuvuudesta, lämpötilasta ja rakenteesta.

Nestemäiset elektrolyyttit : Nestemäiset elektrolyyttit antavat ionien liikkua vapaasti liuoksessa, tyypillisesti ionisten parien dissosiaatio- ja uudistamisen kautta nestefaasissa. Nestemäisten elektrolyyttien ionin liikkuvuus on usein korkeampi kuin kiinteissä aineissa, koska ionit voivat vapaasti liikkua nestemäisen väliaineen sisällä.

3. Johtavuus

Kiinteät elektrolyyttit : Kiinteillä elektrolyytteillä on yleensä alhaisempi ioninen johtavuus kuin nestemäisten elektrolyyttien, mutta ne etenevät materiaaleilla, kuten kiinteillä litium- ja natriumjohtimilla, jotka tarjoavat paremman johtavuuden korkeammissa lämpötiloissa.

Nestemäiset elektrolyyttit : Nestemäiset elektrolyytteillä on yleensä korkeampi ioninjohtavuus huoneenlämpötilassa, mikä tekee niistä erittäin tehokkaita useimpiin akkujen sovelluksiin. Niiden johtavuus voi kuitenkin olla lämpötilaherkkä, ja ne voivat haihtua tai jäätyä äärimmäisissä lämpötiloissa.

4. Lämpötila -alue

Kiinteät elektrolyyttit : Kiinteät elektrolyyttit yleensä toimivat hyvin a laaja lämpötila -alue Koska ne eivät ole yhtä herkkiä lämpötilan vaihteluille kuin nestemäiset elektrolyyttit. Tämä tekee niistä ihanteellisia korkean lämpötilan sovelluksiin.

Nestemäiset elektrolyyttit : Nestemäisiä elektrolyyttejä on enemmän rajoitettu lämpötila -alue - as they can freeze at low temperatures or evaporate at high temperatures. Their performance can degrade under extreme conditions.

5. Stabiilisuus ja turvallisuus

Kiinteät elektrolyyttit : Solid-state-elektrolyytit ovat enemmän vakaa ja turvallisempi verrattuna nestemäisiin elektrolyytteihin. Ne eivät aiheuta vuotojen, haihtumisen tai syttyvyyden riskejä, jotka ovat nestemäisten elektrolyyttien yleisiä ongelmia. Tämä tekee niistä erittäin houkuttelevia sovelluksissa, joissa turvallisuus on ensisijainen tavoite, kuten sähköajoneuvoissa (EV).

Nestemäiset elektrolyyttit : Nestemäiset elektrolyyttit voivat olla alttiita vuoto - korroosio - and palavuus - especially in the case of flammable organic solvents. This is a safety concern, especially in batteries like lithium-ion, where electrolyte leakage can cause fires.

6. Energiatiheys

Kiinteät elektrolyyttit : Kiinteän elektrolyyttien kiinteiden tilan paristot ovat yleensä korkeampi energiatiheys ja pidempi käyttöikä verrattuna tavanomaisiin akkuihin nestemäisissä elektrolyytteissä. Tämä johtuu siitä, että kiinteän tilan paristot voivat käyttää materiaaleja, jotka ovat enemmän energiatiheyksiä ja voivat olla kompaktimpia.

Nestemäiset elektrolyyttit : Nestemäisten elektrolyyttien, kuten litium-ioni- tai lyijy-akkuissa käytetyillä, on yleensä alhaisemmat energiatiheydet verrattuna solid-state-järjestelmiin. Niitä käytetään kuitenkin tällä hetkellä laajemmin vakiintuneen tekniikan ja kustannustehokkuuden vuoksi.

7. sovellukset

Kiinteät elektrolyyttit : Kiinteitä elektrolyyttejä käytetään ensisijaisesti kiinteä-state batteries - polttokennot - and emerging energian varastointitekniikat . Niitä on edelleen kehitteillä kulutuselektroniikan ja sähköajoneuvojen suhteen, mutta heillä on suuri lupaus tulevaisuuden sovelluksille parantuneen turvallisuus- ja energiatiheyden vuoksi.

Nestemäiset elektrolyyttit : Nestemäistä elektrolyyttejä käytetään yleisesti tavanomaiset akut kuten litium-ioni - nikkelimetallihydridi (NIMH) - and lyijy- paristot. Niitä löytyy päivittäisistä laitteista, kuten älypuhelimista, kannettavista tietokoneista ja sähköajoneuvoista.

8. valmistus ja kustannukset

Kiinteät elektrolyyttit : Kiinteät elektrolyyttit ovat monimutkaisempia ja kalliimpia valmistaa niiden valmistukseen liittyvien materiaalien ja prosessien vuoksi. Tämä voi tehdä kiinteän tilan paristoista kalliimpia, vaikka hintojen odotetaan laskevan tekniikan kehittyessä.

Nestemäiset elektrolyyttit : Nestemäiset elektrolyyttit ovat halvempia tuottaa ja helpompi käsitellä, koska käytetyt materiaalit ovat tyypillisesti helposti saatavissa ja hyvin ymmärrettyjä. Tämä tekee nestepohjaisista paristoista kustannustehokkaampia massatuotantoon.

9. Sähkökemiallinen vakaus

Kiinteät elektrolyyttit : Kiinteät elektrolyyttit yleensä tarjoavat parempi sähkökemiallinen vakaus kuin nestemäisiä elektrolyyttejä, etenkin korkeajännitteisissä sovelluksissa. Ne eivät todennäköisesti hajoa tai reagoivat ankarissa olosuhteissa.

Nestemäiset elektrolyyttit : Nestemäiset elektrolyyttit, etenkin litium-ioni-akkuissa, voivat hajottaa tai läpäistä ei-toivottuja sivureaktioita ajan myötä, etenkin suuremmilla jännitteillä tai stressissä.

Yhteenveto:
Kiinteät elektrolyytit: Tarjoa parempaa turvallisuutta, lämpötilan stabiilisuutta ja suurempaa energiatiheyttä, mutta ovat tällä hetkellä kalliimpia ja vähemmän tehokkaampia ionin johtavuudessa kuin nestemäiset elektrolyyttit.

Nestemäinen elektrolyyttit: tarjoavat korkeamman johtavuuden ja ovat kustannustehokkaampia, mutta niissä on turvallisuusriskit, rajoitettu lämpötila-alue ja alhaisempi energiatiheys verrattuna kiinteisiin elektrolyytteihin.

Jokaisella elektrolyyttityypillä on omat edut ja haitat, ja näiden kahden valinta riippuu suurelta osin erityisestä sovelluksesta ja teknologisista vaatimuksista.