Што је солид-стате батерија и хоће ли ријешити наше проблеме с батеријом?

Мобилна технологија експоненцијално расте, али технологија батерија не иде у корак. Стигли смо до физичких граница онога што конвенционални дизајни литијум-јон и литијум-полимер могу да ураде. Решење би могло бити нешто што се зове солид-стате батерија.

Шта је то солид-стате батерија?

У конвенционалном дизајну батерија - најчешће се користе литијум-јон-две чврсте металне електроде са течном литијумском соли која делује као електролит. Јонске честице се крећу од једне електроде (катоде) до друге (аноде) како се батерија пуни, а обрнуто док се празни. Течни електролит литијумске соли је медиј који омогућава то кретање. Ако сте икада видели да батерија нагриза или се пробуши, "киселина у акумулатору" која истиче (или понекад експлодира) је течни електролит.

У чврстој батерији, и позитивне и негативне електроде и електролит између њих су чврсти комади метала, легуре или неког другог синтетичког материјала. Термин "солид-стате" може вас подсјетити на ССД дискове података, а то није случајност. Солид-стате дискови за складиштење користе флеш меморију, која се не помера, за разлику од стандардног чврстог диска, који чува податке на ротирајућем магнетном диску који покреће мали мотор.

Иако идеја о чврстим батеријама постоји већ деценијама, напредак у њиховом развоју тек почиње, тренутно подстакнут инвестицијама из компанија за електронику, произвођача аутомобила и општих индустријских произвођача..

Што је боље код полуводичких батерија?

Солид-стате батерије обећавају неколико посебних предности над својим рођацима испуњеним течношћу: бољи вијек трајања батерије, брже вријеме пуњења и сигурније искуство.

Чврсте батерије компримирају аноду, катоду и електролит у три равна слоја, умјесто да се електроде суспендирају у текућем електролиту. То значи да их можете учинити мањим или барем равним - док држите толико енергије као и већа батерија на бази течности. Дакле, ако сте литијум-јонску или литијум-полимерску батерију на телефону или лаптопу заменили чврстом батеријом исте величине, добићете много дуже пуњење. Алтернативно, можете направити уређај који држи исти набој много мањи или тањи.

Солид-стате батерије су такође безбедније, пошто нема отровне, запаљиве течности за просипање, и не испуштају толико топлоте као конвенционалне пуњиве батерије. Када се примењују на батерије које покрећу струјну електронику или чак електричне аутомобиле, оне се могу напунити много брже, тако да се иони могу брже кретати од катоде до аноде..

Према најновијим истраживањима, солид-стате батерија може надмашити конвенционалне пуњиве батерије за 500% или више у смислу капацитета, и напунити се за десетину времена.

Који су недостаци?

Пошто су солид-стате батерије нове технологије, оне су невероватно скупе за производњу. У ствари, толико су скупи да у тренутку писања нису инсталирани ни у једној већој електроничкој потрошњи. Аналитичари који су писали за софтверску анализу Универзитета на Флориди и Одељење за обраду напредних материјала проценили су да ће типична батерија чврстог стања величине мобилног телефона коштати око 15.000 долара за производњу. Једно довољно велико за електрично возило коштало би 100.000 долара.

Прављење солид-стате батерије довољно велике за напајање телефона данас кошта тисуће долара.

Део тога је зато што економија обима није на месту - стотине милиона пуњивих батерија се прави сваке године, тако да су трошкови производње материјала и опреме раширени преко огромних линија снабдевања. Постоји само неколико компанија и универзитета који истражују полуводичке батерије, тако да је трошак производње сваког од њих астрономски.

Друго питање су материјали. Док су својства различитих метала, легура и металних соли за конвенционалне пуњиве батерије добро позната, тренутно не знамо најбољи хемијски и атомски састав чврстог електролита између металних анода и катода. Садашња истраживања то сужавају, али морамо прикупити поузданије податке прије него што можемо прикупити или синтетизирати материјале и инвестирати у производне процесе.

Када ћу користити Солид Стате акумулатор?

Као и код свих нових технологија, покушавајући да откријемо када ћете добити своје руке, то је најбоље што можете.

Охрабрујуће је то што многе огромне корпорације улажу у истраживања која су потребна да би се солид-стате батерије довеле на потрошачко тржиште, али стидљиво од великог напретка у блиској будућности, тешко је рећи да ли ће доћи до великог скока. Барем једна компанија за аутомобил каже да ће бити спремна да га стави у возило до 2023. године, али не претпоставља колико би тај аутомобил могао коштати. Пет година изгледа претјерано оптимистично; десет година изгледа вјероватније. Могло би бити двадесет година или више прије него што се материјали ријеше и производни процеси се развију.

Али као што смо рекли на почетку чланка, конвенционална технологија батерија почиње да удара у зид. Ништа од потенцијалне продаје не може потакнути истраживање и развој. То је барем мало (врло, веома мало) могуће да ћете можда ускоро моћи да користите гаџет или да возите аутомобил који ради на солид-стате батерији..

Имаге цредит: Суцхарас Вонгпетх / Схуттерстоцк, Даниел Красон / Схуттерстоцк