Solid-state electrolyte
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A solid-state electrolyte (SSE) is a solid ionic conductor and electron-insulating material and it is the characteristic component of the solid-state battery. It is useful for applications in electrical energy storage (EES) in substitution of the liquid electrolytes found in particular in lithium-ion battery. The main advantages are the absolute safety, no issues of leakages of toxic organic solvents, low flammability, non-volatility, mechanical and thermal stability, easy processability, low self-discharge, higher achievable power density and cyclability. This makes possible, for example, the use of a lithium metal anode in a practical device, without the intrinsic limitations of a liquid electrolyte thanks to the property of lithium dendrite suppression in the presence of a solid-state e
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Un électrolyte solide (SSE) est un matériau solide isolant électronique mais conducteur ionique. Ce type de matériaux est utilisé comme électrolyte notamment pour réaliser des accumulateurs solides et permet le stockage de l'énergie électrique à l'aide d'une technologie alternative aux accumulateurs lithium-ion. Cette technologie offre l'avantage d'une très grande sécurité, car elle est dépourvue de risques de fuites et de solvants organiques toxiques, et présente un risque plus faible d'incendie, de dégagement de vapeurs, d'instabilité thermique ou mécanique, d'auto-décharge, est plus facile à fabriquer, et permet d'atteindre des densités de puissance plus élevées ainsi qu'un plus grand nombre de cycles de charge. La présence d'une membrane solide entre les deux électrodes permet par exem
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Un elettrolita allo stato solido è un elettrolita che conduce ioni allo solido ed è il componente caratteristico dell'accumulatore allo stato solido. Sono utili in applicazioni per lo stoccaggio di energia elettrica in sostituzione degli elettroliti liquidi attuali, in particolare in batteria agli ioni di litio. I principali vantaggi sono la maggiore sicurezza, nessun problema di perdite di liquidi organici tossici, bassa infiammabilità, non volatilità, stabilità meccanica e termica, facile processabilità, bassa auto-scarica, maggiore densità di potenza raggiungibile e ciclabilità. Ciò rende possibile, ad esempio, l'implementazione di un anodo di litio metallico in un dispositivo, senza i limiti intrinseci di un elettrolita liquido. L'utilizzo di un anodo ad alta capacità e un basso potenz
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Elettrolita allo stato solido
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Électrolyte solide
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Solid-state electrolyte
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Un électrolyte solide (SSE) est un matériau solide isolant électronique mais conducteur ionique. Ce type de matériaux est utilisé comme électrolyte notamment pour réaliser des accumulateurs solides et permet le stockage de l'énergie électrique à l'aide d'une technologie alternative aux accumulateurs lithium-ion. Cette technologie offre l'avantage d'une très grande sécurité, car elle est dépourvue de risques de fuites et de solvants organiques toxiques, et présente un risque plus faible d'incendie, de dégagement de vapeurs, d'instabilité thermique ou mécanique, d'auto-décharge, est plus facile à fabriquer, et permet d'atteindre des densités de puissance plus élevées ainsi qu'un plus grand nombre de cycles de charge. La présence d'une membrane solide entre les deux électrodes permet par exemple d'utiliser une anode en lithium métallique sans craindre la formation de dendrites comme c'est le cas avec un électrolyte liquide. Il est ainsi possible de réaliser des accumulateurs plus légers, plus minces et moins chers à l'aide par exemple d'une anode de grande capacité avec un faible potentiel d'oxydoréduction, comme le lithium — avec une capacité de 3 860 mAh/g et un potentiel de −3,04 V par rapport à l'électrode standard à hydrogène — à la place du graphite, de capacité plus faible théoriquement de 372 mAh/g dans son état entièrement lithié LiC6. On a pu démontrer début 2020 la faisabilité de batteries solides permettant à un véhicule électrique d'atteindre une autonomie de 800 km. La principale difficulté de cette technologie reste la mauvaise conductivité ionique des électrolytes solides par rapport aux électrolytes liquides, mais les principaux constructeurs automobiles (Toyota, BMW, Honda, Hyundai) ont prévu de commercialiser pour 2025 des modèles avec des accumulateurs à électrolyte solide.
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A solid-state electrolyte (SSE) is a solid ionic conductor and electron-insulating material and it is the characteristic component of the solid-state battery. It is useful for applications in electrical energy storage (EES) in substitution of the liquid electrolytes found in particular in lithium-ion battery. The main advantages are the absolute safety, no issues of leakages of toxic organic solvents, low flammability, non-volatility, mechanical and thermal stability, easy processability, low self-discharge, higher achievable power density and cyclability. This makes possible, for example, the use of a lithium metal anode in a practical device, without the intrinsic limitations of a liquid electrolyte thanks to the property of lithium dendrite suppression in the presence of a solid-state electrolyte membrane. The utilization of a high capacity anode and low reduction potential, like lithium with a specific capacity of 3860 mAh g−1 and a reduction potential of -3.04 V vs SHE, in substitution of the traditional low capacity graphite, which exhibits a theoretical capacity of 372 mAh g−1 in its fully lithiated state of LiC6, is the first step in the realization of a lighter, thinner and cheaper rechargeable battery. Moreover, this allows the reach of gravimetric and volumetric energy densities, high enough to achieve 500 miles per single charge in an electric vehicle. Despite the promising advantages, there are still many limitations that are hindering the transition of SSEs from academia research to large-scale production, depending mainly on the poor ionic conductivity compared to that of liquid counterparts. However, many car OEMs (Toyota, BMW, Honda, Hyundai) expect to integrate these systems into viable devices and to commercialize solid-state battery-based electric vehicles by 2025.
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Un elettrolita allo stato solido è un elettrolita che conduce ioni allo solido ed è il componente caratteristico dell'accumulatore allo stato solido. Sono utili in applicazioni per lo stoccaggio di energia elettrica in sostituzione degli elettroliti liquidi attuali, in particolare in batteria agli ioni di litio. I principali vantaggi sono la maggiore sicurezza, nessun problema di perdite di liquidi organici tossici, bassa infiammabilità, non volatilità, stabilità meccanica e termica, facile processabilità, bassa auto-scarica, maggiore densità di potenza raggiungibile e ciclabilità. Ciò rende possibile, ad esempio, l'implementazione di un anodo di litio metallico in un dispositivo, senza i limiti intrinseci di un elettrolita liquido. L'utilizzo di un anodo ad alta capacità e un basso potenziale di riduzione, come il litio con una capacità specifica di 3860 mAh g−1 e un potenziale di -3,04 V vs SHE, in sostituzione della tradizionale grafite a bassa capacità (372 mAh g−1) è il primo passo nella realizzazione di una batteria ricaricabile più leggera, sottile ed economica. Inoltre, ciò consente di raggiungere densità di energia gravimetrica e volumetrica abbastanza elevate da raggiungere l'obiettivo ambizioso di 500 miglia per singola carica in un veicolo elettrico. Nonostante i promettenti vantaggi, ci sono ancora alcune limitazioni che ostacolano la transizione degli elettroliti allo stato solido ad una produzione su larga scala, tuttavia è prevista l'integrazione di questi sistemi in dispositivi commercializzabili e molti OEM di automobili (Toyota, BMW, Honda, Hyundai) si aspettano di commercializzare veicoli completamente elettrici accumulatore allo stato solido entro il 2025.
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