Električna vozila polako preuzimaju svjetsko automobilsko tržište. Postojalo je vrijeme kada je vladao skepticizam u pogledu toga kada će usvajanje električnih vozila zaista početi, ali sada se električna vozila prodaju tako dobro da ih proizvođači ne mogu dovoljno napraviti. Međutim, jedna glavna kritika koja muči električna vozila odnosi se na tehnologiju baterija.
Sjajna je vijest da je nova tehnologija baterija na putu, a poluvodičke baterije dio su ovog novog vala tehnologije baterija koja će revolucionirati tržište. Dakle, što je solid-state baterija i kako će poboljšati vaše EV?
Što su solid state baterije?
Solid state baterije nadmašuju tradicionalne litij-ionske baterije u svakoj teoretskoj metrici, uključujući EV sveti gral: raspon. Naravno, sve je to u teoriji jer poluvodičke baterije tek trebaju biti ugrađene u serijsko vozilo iz bilo koje od glavni proizvođači automobila koji nude električna vozila.
Bez obzira na to, pompa oko solid-state baterija raste jer su promjene koje obećavaju doista revolucionarne. Solid-state baterije sadrže čvrsti elektrolit, dok tradicionalne litij-ionske baterije koriste tekući elektrolit za pomoć u kretanju iona između pozitivne i negativne elektrode baterija.
Ova glavna razlika je katalizator za mnoge prednosti koje solid-state baterije imaju u odnosu na konvencionalne baterije. Solid-state baterije također obećavaju superiornu gustoću energije u usporedbi s litij-ionskim, što je za laike znači da možete dobiti veći domet od solid-state baterije iste veličine kao litij-ionska.
Dodatna gustoća snage također smanjuje težinu jer možete spakirati manju i lakšu bateriju u vozilo, a ta će vam baterija pružiti iste performanse kao teža litij-ionska baterija. Još jedna stvar koju treba uzeti u obzir su prednosti pakiranja. Solid-state baterije zauzimaju manje prostora, što proizvođačima omogućuje učinkovitije pakiranje, što je posebno korisno za učinkovita električna vozila koja žele sniziti središte mase vozila.
Kako rade solid-state baterije?
Pa, u smislu da su baterije, one su zapravo prilično slične litij-ionskim baterijama. Oni stvaraju elektricitet kretanjem iona između katode i anode (ili elektroda), stvarajući električni tok koji se može preusmjeriti za napajanje elektromotora vozila. Ako ioni teku s pozitivne elektrode (katode) na negativnu (anodu), baterija se puni. Ako je suprotno, baterija oslobađa energiju.
U tradicionalnim litij-ionskim baterijama, anoda i katoda imaju srednji razdjelni sloj koji sprječava miješanje elektrolita iz dviju elektroda. No, u solid-state baterijama separator nije prisutan jer je elektrolit zapravo čvrst, što obećava lakše baterije i bolje pakiranje. Ioni se i dalje kreću kroz čvrsti elektrolit, ali veća gustoća čvrstog elektrolita daje veću gustoću energije.
Još jedna prednost krutog elektrolita je manje sigurnosnih rizika jer nema tekućine koja bi se mogla proliti slučajno probušene u nesreći, smanjujući rizik od potencijalnih požara od potencijalno zapaljivih tvari elektrolit.
Solid state baterije potencijalno mogu imati veću gustoću energije od običnih litij-ionskih baterija, što se može pripisati nekoliko razloga. Prema MIT Vijesti, jedan od glavnih razloga za veću gustoću energije poluprovodničkih baterija dolazi iz činjenice da te baterije imaju elektrodu izrađenu od čistog metala litija.
Potencijalni dobici u gustoći energije koje poluprovodničke baterije pružaju proizlaze iz činjenice da one omogućuju korištenje čistih metalni litij kao jedna od elektroda, koja je mnogo lakša od trenutno korištenih elektroda izrađenih od litija grafit.
I katoda i elektrolit su čvrsti u čvrstoj bateriji, što je još jedno otkriće što omogućuje ovim baterijama da obećaju tako nevjerojatne performanse u usporedbi s konvencionalnim ponude.
Postoje li neki nedostaci kod solid-state baterija?
Solid-state baterije zvuče savršeno, ali naravno nisu. Postoje neke stvari koje treba uzeti u obzir kada se govori o solid-state baterijama, a pametno je znati gdje je trenutno tehnologija.
Od iznimne je važnosti odvojiti potencijal tehnologije od onoga gdje se zapravo nalazi u svom sadašnjem stanju. Istraživanje solid-state baterija je u tijeku, a tehnologija očito nije toliko napredna kao litij-ionske baterije, zbog čega nisu dostupne u vašem Tesli, Chevy Boltu ili nekom drugom.
Jedan od glavnih problema koji se mora prevladati je kretanje iona kroz čvrsti separator. Prema Baterija za bljeskalicu, separator poluprovodničke baterije mora raditi na visokoj temperaturi kako bi učinkovito radio.
Ioni su materija, atomi, pa je stoga logično da se lakše kreću u tekućini, dok krutina (keramički separator) mora imati poseban sastav da bi mogla omogućiti kretanje iona slobodno.
Već postoje separatori visokih performansi u tom smislu, ali samo pri visokim temperaturama, jer čvrste elektrode samo postaju dobri vodiči na temperaturama iznad 50 stupnjeva. Ovo ograničenje znači da se solid-state tehnologija još uvijek rijetko koristi u stvarnim vozilima, jer ne možemo pretpostaviti da je baterija uvijek vruća
Očito, niti jedna tehnologija nije savršena od samog početka, a istraživanja su u tijeku na području solid-state baterija. Postoje i drugi nedostaci, ali se mnogo resursa ulaže u pronalaženje rješenja za te probleme.
Tehnologija solid-state baterija dobiva veliku podršku automobilske industrije, a ova će ulaganja ubrzati spremnost za proizvodnju ovih baterija. VW-ova linija električnih vozila definitivno će imati koristi od ovih mogućih otkrića u tehnologiji baterija.
Očekujte da ćete uskoro vidjeti solid-state baterije
Proizvođači električnih vozila klade se na tehnologiju poluprovodničkih baterija, a automobilski divovi izdvajaju sredstva za istraživanje i razvoj tehnologije solid-state baterija samo će pomoći ubrzati vrijeme potrebno da se one dovedu do tržište.
Solid-state baterije nude previše prednosti u usporedbi s tradicionalnim litij-ionskim baterijama da bismo ih zanemarili. Očekujte još mnogo otkrića u tehnologiji poluprovodničkih baterija u nadolazećim godinama i golemim naporima da ove baterije budu komercijalno održive za upotrebu u električnim vozilima.
