Mikä on solid-state-litiumparisto?

Puhelimesi, tietokoneesi ja laitteen sisällä on nestettä sähköauto (EV). Tämä johtuu siitä, että lähes kaikki ladattava elektroniikka käyttää litiumioniakut, jotka perustuvat nestemäisiin elektrolyytteihin.

Mutta siihen on tulossa muutos.

"Vaikka solid-state-litiumparistot kehitettiin yli 30 vuotta sitten, niiden kaupallinen käyttö on vasta nousussa kiitos uusien materiaalien, jotka tekevät niistä kaupallisesti kannattavia”, sanoo Vince Caito, tuotejohtaja kehitys klo Yoshino Power. "Solid-state-järjestelmä on erityisesti noussut otsikoihin, kun autonvalmistajat kehittävät niitä seuraavan sukupolven sähköautoja varten."

Mikä on solid-state-litiumparisto?

Yksinkertaisesti sanottuna solid-state litiumakku käyttää kiinteää elektrolyyttiä nestemäisen akun sijaan.

"Kaikissa akuissa on kolme pääkomponenttia: anodi, katodi ja elektrolyytti", sanoo Gabriel Adams, Arizonan osavaltion yliopiston opiskelija, joka tutkii uutta tekniikkaa. Rolston Lab.

”Laajalti suosituissa ei-kiinteässä olomuodossa olevissa litiumakuissa, joita löytyy kaikesta kulutuselektroniikasta lentokoneissa elektrolyytti on neste, joka helpottaa litiumionien siirtoa anodin ja anodin välillä katodi. Kiinteässä litiumakussa elektrolyytti on sen sijaan kiinteää materiaalia.

Solid-state-litiumparistotekniikoita on useita. Jotkut luottavat polymeereihin litiumionien johtamiseen, kun taas toiset käyttävät sulfideja tai oksideja (keramiikkaa).

Puolijohde-litiumparistojen edut

Parempi turvallisuus on yksi suuri etu, koska elektrolyytit eivät pääse vuotamaan ulos.

"Nestemäiset elektrolyytit ovat syttyviä, ja siksi näet akku syttyy uutisissa", sanoo Eric D. Wachsman, Ph. D., johtaja Maryland Energy Innovation Institute.

"Voimme suunnitella sen ympärille, ja olemme tehneet niin pitkään, mutta turvallisuuden välillä on tiettyjä perustavanlaatuisia kompromisseja. ja suorituskyky nestemäisten elektrolyyttien ja keraamisten kiinteiden elektrolyyttien kanssa välttää tämän kompromissin, koska kiinteä aine on ei syttyvä."

Toinen etu: Korkeampi energiatiheys, mikä johtaa kompaktimpaan ja kevyempään akkuon. Sähköautojen kohdalla tätä on mainostettu "pyhänä maljana", koska sen avulla autot voivat kulkea pidemmälle latauksella ja ladata nopeammin.

Asiantuntijoille Adamsin mukaan tämä syy: "Kiinteät aineet ovat tiheämpiä kuin nesteet, ja solid-state-akut poistavat tarpeen erottimelle anodin ja katodin välillä. Niillä on myös parempi lämmönkestävyys, koska kiinteät aineet ovat tiiviimmin sitoutuneita toisiinsa atomitasolla, joten solid-state-akut kestävät paremmin korkeampia lämpötiloja.

Puolijohde-litiumparistojen haitat

Suurin haittapuoli on kustannukset kehittyneiden materiaalien, teknologian ja valmistuksen monimutkaisuuden vuoksi. Mutta kun nämä akut yleistyvät, kustannukset todennäköisesti laskevat.

Missä solid-state-akkuja käytetään?

Tällä hetkellä ne eivät ole laajasti kuluttajien saatavilla, mutta tilanne alkaa muuttua. Yoshino Power julkaisi juuri joitain ensimmäisistä solid-state-litiumtuotteista: kannettavat voimalaitokset eri kokoja varten kodin varmuuskopiointi, sähkötyökalujen käyttö ja telttailu. Seuraavien vuosien aikana teknologian odotetaan alkavan valloittaa sähköautomarkkinoita.

"Solid-state-akut ovat tulevaisuuden tapa", Adams sanoo. ”Uudet sähköajoneuvojen valmistajat investoivat voimakkaasti kehittämiseensä, ja yritykset pitävät Toyota on väittänyt, että heidän uudet sähköautonsa käyttävät puolijohdeakkutekniikkaa heti 2027.”

Lähes kaikki muut autonvalmistajat ovat myös sitoutuneet tekniikkaan.

"Energiaministeriön rahoituksen painopiste on ollut sähköajoneuvoissa, koska ne vaikuttavat ilmastoongelmiin", Wachsman sanoo. "Mutta siitä tulee kulutuselektroniikka. Siitä tulee verkkovarasto. Näille akuille on rajaton määrä sovelluksia."

Mutta jos harkitset sähköautoa ja sinulla on budjetti, älä odota tekniikan ilmestymistä. "Mene vain hakemaan se nyt", Wachsman sanoo. "Alkuvaiheet tulevat olemaan kalliimpia, ja kestää jonkin aikaa, ennen kuin valmistuksen mittakaava on tarpeeksi suuri, jotta yksikköhinta laskee."

Freelance-kirjoittaja ja indie-elokuvatuottaja Karuna Eberl käsittelee tee-se-itse-teitse ulkoilua ja luontoa tutkien villieläimiä, vihreää asumista, matkustamista ja puutarhanhoitoa Family Handymanille. Hän kirjoittaa myös FH: n Eleven Percent -kolumnia dynaamisista naisista rakennustyövoimassa. Jotkut hänen muista ansioistaan ​​sisältävät Readers Digestin, National Parksin, National Geographic Channelin ja Atlas Obscuran maaliskuun kansikuvat. Karuna ja hänen miehensä ovat myös viimeisellä osuudella remontoimassa hylättyä taloa lähes kummituskaupungissa Coloradon maaseudulla. Kun he eivät ole töissä, voit löytää heidät vaeltelemasta ja matkustamasta takateillä, leiriytymässä itse muunnetussa pakettiautossaan.