Mi az a szilárdtest lítium akkumulátor?

Folyadék van a telefonjában, a számítógépében és a számítógépében elektromos jármű (EV). Ennek az az oka, hogy szinte minden újratölthető elektronikai eszközt használnak lítium-ion akkumulátorok, amelyek folyékony elektrolitokra támaszkodnak.

De ez hamarosan megváltozik.

„Bár a szilárdtest lítium akkumulátorokat több mint 30 évvel ezelőtt fejlesztették ki, kereskedelmi felhasználásuk csak feltör köszönhetően az új anyagoknak, amelyek kereskedelmileg életképessé teszik őket” – mondja Vince Caito, a termékért felelős alelnök fejlesztés at Yoshino Power. „A szilárdtesttest-technológia különösen akkor kerül a címlapokra, amikor az autógyártók az elektromos járművek következő generációjához fejlesztik őket.”

Mi az a szilárdtest lítium akkumulátor?

Egyszerűen fogalmazva, a szilárdtest lítium akkumulátor szilárd elektrolitot használ folyékony helyett.

„Minden akkumulátornak három fő összetevője van: anód, katód és elektrolit” – mondja Gabriel Adams, az Arizonai Állami Egyetem egyik hallgatója, aki az új technológiát kutatja. Rolston Lab.

„A széles körben népszerű, nem szilárdtest lítium akkumulátorokban, amelyek mindenben megtalálhatók, a fogyasztói elektronikától a repülőgépeknél az elektrolit olyan folyadék, amely megkönnyíti a lítium-ion átvitelt az anód és az anód között katód. Egy szilárdtest lítium akkumulátorban az elektrolit szilárd anyag.”

Többféle szilárdtest lítium akkumulátor technológia létezik. Egyesek polimerekre támaszkodnak a lítium-ionok vezetésére, míg mások szulfidokat vagy oxidokat (kerámiákat) használnak.

A szilárdtest lítium akkumulátorok előnyei

A nagyobb biztonság az egyik fő előny, mivel az elektrolitok nem szivároghatnak ki.

„A folyékony elektrolitok gyúlékonyak, és ezért látod kigyullad az akkumulátor a hírekben” – mondja Eric D. Wachsman, Ph. D., igazgatója a Maryland Energy Innovation Institute.

„Megtervezhetünk, és ezt már régóta tesszük, de vannak bizonyos alapvető kompromisszumok a biztonság között és a folyékony elektrolitokkal és a kerámia szilárd elektrolitokkal való teljesítménye elkerüli ezt a kompromisszumot, mivel a szilárd anyag az nem gyúlékony."

További előny: A nagyobb energiasűrűség, ami kompaktabb és könnyebb akkumulátort eredményez. Az elektromos járműveknél ezt „Szent Grálként” emlegették, mert lehetővé teszi, hogy az autók messzebbre menjenek egy töltéssel, és újratölteni gyorsabban.

Adams szerint a technikusok számára ez az oka: „A szilárd anyagok sűrűbbek, mint a folyadékok, és a szilárdtest akkumulátorok miatt nincs szükség elválasztóra az anód és a katód között. Ezenkívül jobb a hőstabilitásuk, mivel a szilárd anyagok atomi szinten szorosabban kötődnek egymáshoz, így a szilárdtest akkumulátorok jobban ellenállnak a magasabb hőmérsékletnek.

A szilárdtest lítium akkumulátorok hátrányai

Legnagyobb hátránya a költség, a fejlett anyagok, technológia és a gyártás bonyolultsága miatt. De ahogy ezek az akkumulátorok egyre gyakoribbá válnak, a költségek valószínűleg csökkennek.

Hol használják a szilárdtest-akkumulátorokat?

Jelenleg nem állnak széles körben a fogyasztók rendelkezésére, de ez kezd megváltozni. A Yoshino Power most adott ki néhányat az első szilárdtest lítium termékek közül: hordozható erőművek különböző méretekben otthoni biztonsági mentés, elektromos szerszámok működtetése és kemping. A következő néhány évben a technológia várhatóan megrohamozza az elektromos járművek piacát.

„A szilárdtest akkumulátorok jelentik a jövő útját” – mondja Adams. „Az új elektromos járműgyártók sokat fektetnek a fejlesztésükbe, és a cégek ezt szeretik A Toyota azt állította, hogy új elektromos járműveik hamarosan szilárdtest akkumulátor technológiát fognak használni 2027.”

Szinte minden más autógyártó is elkötelezte magát a technológia mellett.

„Az Energiaügyi Minisztérium a finanszírozás tekintetében az elektromos járművekre összpontosított, mivel ezek hatással vannak az éghajlati problémák kezelésére” – mondja Wachsman. „De bekerül a fogyasztói elektronikába. Rácsos tárolóvá válik. Korlátlan számú alkalmazás létezik ezekhez az akkumulátorokhoz.”

De ha elektromos autót fontolgat, és pénztárcája van, ne várja meg, amíg a technológia megjelenik. „Csak menj, szerezd meg most” – mondja Wachsman. "A kezdeti termékek drágábbak lesznek, és eltart egy ideig, amíg a gyártási lépték elég nagy lesz ahhoz, hogy az egységár csökkenjen."

A szabadúszó író és független filmproducer, Karuna Eberl a barkácsolás szabadtéri és természeti oldalát fedi le, felfedezi a vadon élő állatokat, a zöld életmódot, az utazást és a kertészkedést a Family Handyman számára. Ő írja az FH Eleven Percent rovatát is, amely az építőiparban dolgozó dinamikus nőkről szól. További alkotásai közé tartozik a Readers Digest, a National Parks, a National Geographic Channel és az Atlas Obscura márciusi borítója. Karuna és férje szintén egy elhagyatott ház felújításának utolsó szakaszán vannak egy majdnem szellemvárosban Colorado vidékén. Amikor nem dolgoznak, megtalálhatja őket kirándulni és a hátsó utakon utazva, saját átalakított furgonjukban táborozva.