Care este diferența dintre electroliții solizi și lichizi?

Diferența dintre solid şi Electroliți lichizi în primul rând se află în stare fizică , mecanisme de conductivitate , și aplicații . Iată o defalcare a diferențelor lor cheie:

1. Stare fizică

Electroliți solizi : După cum sugerează și numele, acestea sunt într -o formă solidă. Sunt adesea confecționate din ceramică, polimer sau materiale de sticlă care pot conduce ioni. Electroliții solizi sunt de obicei utilizați în baterii în stare solidă sau în celulele de combustibil.

Electroliți lichizi : Acestea sunt într -o stare lichidă și sunt compuse în mod obișnuit din solvenți, cum ar fi apă sau solvenți organici, amestecați cu săruri sau acizi dizolvați. Electroliții lichizi sunt folosiți în baterii convenționale, cum ar fi bateriile cu ioni de litiu sau baterii cu plumb-acid.

2. Mecanismul de conducere a ionului

Electroliți solizi : În electroliții solizi, ionii se deplasează prin matricea solidă saltând de pe un site la altul. Conductivitatea ionică a electroliților solizi depinde de factori precum mobilitatea ionică a materialului, temperaturii și structurii solidului.

Electroliți lichizi : Electroliții lichizi permit ionilor să se deplaseze liber în soluție, de obicei printr -un proces de disociere și reformare a perechilor ionici în faza lichidă. Mobilitatea ionică în electroliții lichizi este adesea mai mare decât în ​​solide, deoarece ionii sunt liberi să se deplaseze în mediul lichid.

3. Conductivitate

Electroliți solizi : Electroliții solizi au, în general, o conductivitate ionică mai mică decât electroliții lichizi, dar avansează cu materiale precum conductoarele de litiu solid și sodiu, care oferă o conductivitate mai bună la temperaturi mai ridicate.

Electroliți lichizi : Electroliții lichizi prezintă, în general, o conductivitate ionică mai mare la temperatura camerei, ceea ce le face extrem de eficiente pentru majoritatea aplicațiilor de baterii. Cu toate acestea, conductivitatea lor poate fi sensibilă la temperatură și se pot evapora sau îngheța la temperaturi extreme.

4. Interval de temperatură

Electroliți solizi : Electroliții solizi tind să funcționeze bine într -un O gamă largă de temperaturi Pentru că nu sunt la fel de sensibile la variațiile de temperatură precum electroliții lichizi. Acest lucru le face ideale pentru aplicații la temperaturi ridicate.

Electroliți lichizi : Electroliții lichizi au mai mult Interval de temperatură limitat , deoarece pot îngheța la temperaturi scăzute sau se pot evapora la temperaturi ridicate. Performanța lor se poate degrada în condiții extreme.

5. Stabilitate și siguranță

Electroliți solizi : Electroliții în stare solidă sunt mai mult stabil şi mai sigur în comparație cu electroliții lichizi. Acestea nu prezintă riscuri de scurgere, evaporare sau inflamabilitate, care sunt probleme comune cu electroliții lichizi. Acest lucru le face extrem de atractive pentru aplicațiile în care siguranța este o prioritate, cum ar fi în vehiculele electrice (EV).

Electroliți lichizi : Electroliții lichizi pot fi predispuși la scurgere , coroziune , și combustibilitate , mai ales în cazul solvenților organici inflamabili. Aceasta este o preocupare de siguranță, în special în baterii precum litiu-ion, unde scurgerea de electroliți poate provoca incendii.

6. Densitatea energetică

Electroliți solizi : Bateriile în stare solidă cu electroliți solizi tind să aibă densitate energetică mai mare şi durată de viață mai lungă în comparație cu bateriile convenționale cu electroliți lichizi. Acest lucru se datorează faptului că bateriile în stare solidă pot utiliza materiale care sunt mai dens de energie și care pot fi mai compacte.

Electroliți lichizi : Electroliții lichizi, cum ar fi cei utilizați în bateriile cu ioni de litiu sau cu plumb-acid, tind să aibă densități de energie mai mici în comparație cu sistemele cu stare solidă. Cu toate acestea, acestea sunt în prezent mai utilizate pe scară largă datorită tehnologiei și eficienței lor consacrate.

7. Aplicații

Electroliți solizi : Electroliții solizi sunt utilizați în principal în Baterii în stare solidă , celule de combustibil , și emerging Tehnologii de stocare a energiei . Aceștia sunt încă în curs de dezvoltare pentru electronice de consum și vehicule electrice, dar dețin o mare promisiune pentru aplicațiile viitoare, datorită siguranței lor sporite și a densității energetice.

Electroliți lichizi : Electroliții lichizi sunt frecvent folosiți în Baterii convenționale ca litiu-ion , hidrură de nichel-metal (NIMH) , și plumb-acid baterii. Se găsesc în dispozitive de zi cu zi, cum ar fi smartphone -uri, laptopuri și vehicule electrice.

8. Fabricare și costuri

Electroliți solizi : Electroliții solizi sunt mai complexi și mai scumpi de fabricat datorită materialelor și proceselor implicate în realizarea acestora. Acest lucru poate face bateriile cu stare solidă mai costisitoare, deși se estimează că prețurile vor scădea pe măsură ce tehnologia avansează.

Electroliți lichizi : Electroliții lichizi sunt mai ieftini de produs și mai ușor de manevrat, deoarece materialele utilizate sunt de obicei disponibile și bine înțelese. Acest lucru face ca bateriile pe bază de lichid să fie mai rentabilă pentru producția în masă.

9. Stabilitatea electrochimică

Electroliți solizi : Electroliții solizi oferă, în general, Stabilitatea electrochimică mai bună decât electroliții lichizi, în special în aplicații de înaltă tensiune. Sunt mai puțin susceptibili să degradeze sau să reacționeze în condiții dure.

Electroliți lichizi : Electroliții lichizi, în special în bateriile cu ioni de litiu, pot degrada sau suferi reacții laterale nedorite în timp, în special la tensiuni mai mari sau sub stres.

Rezumat:
Electroliții solizi: oferă o siguranță mai bună, stabilitatea temperaturii și densitatea energetică mai mare, dar în prezent sunt mai scumpe și mai puțin eficiente la conducerea ionilor decât electroliții lichizi.

Electroliții lichizi: asigură o conductivitate mai mare și sunt mai eficiente din punct de vedere al costurilor, dar sunt cu riscuri de siguranță, interval de temperatură limitat și o densitate de energie mai mică în comparație cu electroliții solizi.

Fiecare tip de electrolit are propriile avantaje și dezavantaje, iar alegerea dintre cele două depinde în mare măsură de aplicația specifică și cerințele tehnologice.