固態(tài)電池的工作原理

固態(tài)電池通過化學(xué)反應(yīng)將儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，在充放電過程中，鋰離子在正負(fù)極之間通過固態(tài)電解質(zhì)進行遷移，從而完成電能的儲存和釋放。這一過程與傳統(tǒng)鋰離子電池相似，但關(guān)鍵區(qū)別在于固態(tài)電池使用固態(tài)電解質(zhì)替代了液態(tài)電解質(zhì)。

固態(tài)電池如何儲能

1、鋰離子遷移

當(dāng)固態(tài)電池充電時，外部電源為電池提供電能。在電勢差的作用下，正極材料（如鋰鈷氧、鋰鎳錳鈷等）中的鋰離子開始從正極晶格中脫嵌出來。這些鋰離子隨后穿過固態(tài)電解質(zhì)（如鋰的玻璃化合物、聚合物或陶瓷等），向負(fù)極遷移。

2、電子轉(zhuǎn)移

為了保持電荷平衡，電子通過外電路從正極流向負(fù)極。這些電子在負(fù)極與遷移過來的鋰離子結(jié)合，形成鋰化合物并儲存在負(fù)極材料中。

3、能量儲存

隨著鋰離子的不斷遷移和電子的轉(zhuǎn)移，電池內(nèi)部儲存的化學(xué)能逐漸增加，電能被轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并儲存在電池中。

固態(tài)電池如何充電

1、鋰離子反向遷移

當(dāng)固態(tài)電池放電時，負(fù)極材料中的鋰化合物開始分解，鋰離子從負(fù)極材料中脫嵌出來，并在化學(xué)勢差的作用下穿過固態(tài)電解質(zhì)向正極遷移。

2、電子回流

同時，為了維持電荷平衡，電子通過外電路從負(fù)極流回正極。這些電子在正極與遷移過來的鋰離子結(jié)合，形成正極材料并釋放出儲存的化學(xué)能。

3、能量釋放

隨著鋰離子的反向遷移和電子的回流，電池內(nèi)部儲存的化學(xué)能逐漸轉(zhuǎn)化為電能并釋放出來，驅(qū)動外部設(shè)備工作。

固態(tài)電解質(zhì)的作用

固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池中的關(guān)鍵組件之一，它具有以下幾個重要作用：

1、傳導(dǎo)離子

固態(tài)電解質(zhì)具有高離子電導(dǎo)率，能夠有效地傳導(dǎo)鋰離子，確保充放電過程中離子的快速遷移。

2、隔離正負(fù)極

固態(tài)電解質(zhì)作為正負(fù)極之間的隔離層，能夠防止正負(fù)極之間的直接接觸，避免短路的發(fā)生。

3、提高安全性

固態(tài)電解質(zhì)不易燃、不易爆，且沒有液體電解液泄漏的風(fēng)險，從而顯著提高了電池的安全性。