Co je to polovodičová lithiová baterie?

Uvnitř vašeho telefonu, počítače a vás je tekutina elektrické vozidlo (EV). Je to proto, že se používá téměř veškerá dobíjecí elektronika lithium-iontové baterie, které se spoléhají na kapalné elektrolyty.

Ale to se brzy změní.

„Přestože polovodičové lithiové baterie byly vyvinuty před více než 30 lety, jejich komerční využití se teprve rozvíjí díky novým materiálům, které je činí komerčně životaschopnými,“ říká Vince Caito, viceprezident pro produkt vývoj na Síla Yoshino. "Solid-state se dostává do novinových titulků zejména proto, že je výrobci automobilů vyvíjejí pro příští generaci elektromobilů."

Co je to solid-state lithiová baterie?

Jednoduše řečeno, lithiová baterie v pevné fázi používá pevný elektrolyt namísto tekutého.

„Všechny baterie mají tři hlavní součásti: anodu, katodu a elektrolyt,“ říká Gabriel Adams, student na Arizonské státní univerzitě, který zkoumá novou technologii. Rolston Lab.

"V široce populárních lithiových bateriích bez pevné fáze, které se nacházejí ve všem, od spotřební elektroniky po letadel, elektrolyt je kapalina, která usnadňuje přenos lithium-iontů mezi anodou a katoda. V lithiové baterii v pevném stavu je elektrolyt místo toho pevný materiál.

Existuje několik druhů technologií polovodičových lithiových baterií. Některé spoléhají na polymery pro vedení lithných iontů, zatímco jiné používají sulfidy nebo oxidy (keramika).

Výhody polovodičových lithiových baterií

Zvýšená bezpečnost je jednou z hlavních výhod, protože elektrolyty nemohou unikat.

"Tekuté elektrolyty jsou hořlavé, a proto to vidíte." vystřelí baterie ve zprávách,“ říká Eric D. Wachsman, Ph. D., ředitel společnosti Maryland Energy Innovation Institute.

„Dokážeme to zkonstruovat a děláme to už dlouho, ale mezi bezpečností existují určité zásadní kompromisy a výkonnost s kapalnými elektrolyty a keramickými pevnými elektrolyty se tomuto kompromisu vyhne, protože pevná látka ano nehořlavé."

Další výhoda: Vyšší hustota energie, výsledkem je kompaktnější a lehčí baterie. U elektromobilů to bylo propagováno jako „svatý grál“, protože umožňuje autům jet dál na nabití a dobít rychleji.

Pro techniky tam je důvod, podle Adamse: „Pevné látky mají větší hustotu než kapaliny a polovodičové baterie eliminují potřebu separátoru mezi anodou a katodou. Mají také lepší tepelnou stabilitu, protože pevné látky jsou na atomární úrovni pevněji vázány, takže polovodičové baterie lépe odolávají vyšším teplotám.“

Nevýhody polovodičových lithiových baterií

Největší nevýhodou je cena, vzhledem k jejich pokročilým materiálům, technologii a složitosti výroby. Ale jak se tyto baterie stanou běžnějšími, náklady pravděpodobně klesnou.

Kde se používají polovodičové baterie?

V současné době nejsou pro spotřebitele široce dostupné, ale to se začíná měnit. Společnost Yoshino Power právě vydala některé z prvních lithiových produktů v pevné fázi: přenosné elektrárny v různých velikostech pro domácí zálohování, běžící elektrické nářadí a kempování. Očekává se, že během několika příštích let tato technologie začne zaútočit na trh EV.

„Baterie v pevné fázi jsou cestou budoucnosti,“ říká Adams. „Výrobci nových elektrických vozidel investují značné prostředky do jejich vývoje a společnostem se to líbí Toyota prohlásila, že jejich nová elektrická vozidla budou využívat technologii polovodičových baterií co nejdříve 2027.”

Téměř každý druhý výrobce automobilů se také zavázal k této technologii.

„Ministerstvo energetiky se z hlediska financování soustředilo na elektrická vozidla kvůli dopadu na řešení klimatických problémů,“ říká Wachsman. "Ale dostane se do spotřební elektroniky." Udělá to do mřížkového úložiště. Pro tyto baterie existuje neomezený počet aplikací."

Pokud ale uvažujete o elektromobilu a máte omezený rozpočet, nečekejte, až tato technologie vyjde. "Jen si to teď vezměte," říká Wachsman. "Počáteční budou dražší a bude chvíli trvat, než bude rozsah výroby dostatečně velký, aby cena za jednotku klesla."

Karuna Eberl, spisovatelka a nezávislá filmová producentka na volné noze, pokrývá outdoorovou a přírodní stránku DIY, zkoumá divokou přírodu, zelený život, cestování a zahradničení pro Family Handyman. Píše také sloupek FH Eleven Percent o dynamických ženách ve stavebnictví. Mezi její další počiny patří březnová obálka časopisů Readers Digest, National Parks, National Geographic Channel a Atlas Obscura. Karuna a její manžel jsou také na posledním úseku renovace opuštěného domu v téměř městě duchů na venkově v Coloradu. Když nepracují, můžete je najít na pěších túrách a cestování po zapadlých cestách, jak kempují ve své vlastnoručně přestavěné dodávce.