რა არის მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეა?

თქვენს ტელეფონში, კომპიუტერში და თქვენს შიგნით არის სითხე ელექტრო მანქანა (EV). ეს იმიტომ ხდება, რომ თითქმის ყველა დატენვის ელექტრონიკა გამოიყენება ლითიუმ-იონური ბატარეები, რომლებიც ეყრდნობიან თხევად ელექტროლიტებს.

მაგრამ ეს შეიცვლება.

„მიუხედავად იმისა, რომ მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეები შეიქმნა 30 წელზე მეტი ხნის წინ, მათი კომერციული გამოყენება ახლახან დაიწყო. ახალი მასალების წყალობით, რაც მათ კომერციულად სიცოცხლისუნარიანს ხდის“, - ამბობს ვინს კაიტო, პროდუქტის ვიცე პრეზიდენტი. განვითარება ზე Yoshino Power. "Solid-state განსაკუთრებით სათაურებია, რადგან ავტომწარმოებლები ავითარებენ მათ ელექტრომომარაგების შემდეგი თაობისთვის."

რა არის მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეა?

მარტივად რომ ვთქვათ, მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეა იყენებს მყარ ელექტროლიტს თხევადი ელექტროლიტის ნაცვლად.

"ყველა ბატარეას აქვს სამი ძირითადი კომპონენტი: ანოდი, კათოდი და ელექტროლიტი", - ამბობს გაბრიელ ადამსი, არიზონას სახელმწიფო უნივერსიტეტის სტუდენტი, რომელიც იკვლევს ახალ ტექნოლოგიას. როლსტონის ლაბორატორია.

”ფართოდ პოპულარულ არამყარ მდგომარეობაში ლითიუმის ბატარეებში, რომლებიც გვხვდება ყველაფერში, სამომხმარებლო ელექტრონიკიდან დამთავრებული თვითმფრინავებში, ელექტროლიტი არის სითხე, რომელიც ხელს უწყობს ლითიუმ-იონის გადაცემას ანოდსა და კათოდი. მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეაში, ელექტროლიტი არის მყარი მასალა.

არსებობს რამდენიმე სახის მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეის ტექნოლოგია. ზოგი ეყრდნობა პოლიმერებს ლითიუმის იონების გასატარებლად, ზოგი კი სულფიდებს ან ოქსიდებს (კერამიკას).

მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების უპირატესობები

გაუმჯობესებული უსაფრთხოება ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობაა, რადგან ელექტროლიტებს არ შეუძლიათ გაჟონვა.

„თხევადი ელექტროლიტები აალებადია და ამიტომაც ხედავთ ბატარეის ცეცხლი ახალ ამბებში“, - ამბობს ერიკ დ. Wachsman, Ph.D., დირექტორი მერილენდის ენერგეტიკული ინოვაციების ინსტიტუტი.

”ჩვენ შეგვიძლია ვიმუშაოთ მის გარშემო და ამას ვაკეთებთ დიდი ხნის განმავლობაში, მაგრამ არსებობს გარკვეული ფუნდამენტური კომპრომისები უსაფრთხოებას შორის და შესრულება თხევადი ელექტროლიტებით და კერამიკული მყარი ელექტროლიტებით, თავიდან აიცილებს ამ გაცვლას, რადგან მყარი არის აალებადი.”

კიდევ ერთი უპირატესობა: ენერგიის მაღალი სიმკვრივე, რაც იწვევს უფრო კომპაქტურ და მსუბუქ ბატარეას. ელექტრომობილებთან ერთად, მას უწოდებენ "წმინდა გრაალს", რადგან ის საშუალებას აძლევს მანქანებს უფრო შორს წავიდნენ დამუხტვით და დატენვა უფრო სწრაფად.

ტექნიკოსებისთვის, აი, რატომ, ადამსის მიხედვით: „მყარი ნივთიერებები უფრო მკვრივია, ვიდრე სითხეები და მყარი მდგომარეობის ბატარეები გამორიცხავს ანოდსა და კათოდს შორის გამყოფის აუცილებლობას. მათ ასევე აქვთ უკეთესი თერმული სტაბილურობა, რადგან მყარი ნივთიერებები უფრო მჭიდროდ არის შეკრული ერთმანეთთან ატომურ დონეზე, ამიტომ მყარი ბატარეები უკეთ უძლებენ მაღალ ტემპერატურას.

მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეების ნაკლოვანებები

ყველაზე დიდი მინუსი არის ღირებულება, მათი მოწინავე მასალების, ტექნოლოგიისა და წარმოების სირთულის გამო. მაგრამ როგორც ეს ბატარეები უფრო გავრცელებული ხდება, ხარჯები სავარაუდოდ შემცირდება.

სად გამოიყენება მყარი მდგომარეობის ბატარეები?

ამჟამად ისინი არ არის ფართოდ ხელმისაწვდომი მომხმარებლებისთვის, მაგრამ ეს იცვლება. Yoshino Power-მა ახლახან გამოუშვა რამდენიმე პირველი მყარი მდგომარეობის ლითიუმის პროდუქტები: პორტატული ელექტროსადგურები სხვადასხვა ზომებში ამისთვის სახლის სარეზერვო საშუალება, გაშვებული ელექტრული ხელსაწყოები და კემპინგი. მომდევნო რამდენიმე წლის განმავლობაში, ტექნოლოგია, სავარაუდოდ, დაიწყებს შტურმით EV ბაზარზე.

"მყარი მდგომარეობის ბატარეები მომავლის გზაა", - ამბობს ადამსი. „ელექტრო მანქანების ახალი მწარმოებლები დიდ ინვესტიციებს ახორციელებენ მათ განვითარებაში და კომპანიებს მოსწონთ Toyota-მ განაცხადა, რომ მათი ახალი ელექტრო მანქანები გამოიყენებენ მყარი მდგომარეობის ბატარეის ტექნოლოგიას, როგორც კი 2027.”

თითქმის ყველა სხვა ავტო მწარმოებელმა ასევე აიღო ვალდებულება ტექნოლოგიის მიმართ.

”ენერგეტიკის დეპარტამენტის ფოკუსირება დაფინანსების კუთხით გაკეთდა ელექტრო მანქანებზე კლიმატის პრობლემების მოგვარებაზე გავლენის გამო,” - ამბობს ვაქსმანი. ”მაგრამ ის გახდება სამომხმარებლო ელექტრონიკა. ის გადააქცევს მას ქსელის შესანახად. ამ ბატარეებისთვის აპლიკაციების შეუზღუდავი რაოდენობაა. ”

მაგრამ თუ თქვენ განიხილავთ EV-ს და გაქვთ ბიუჯეტი, ნუ დაელოდებით ტექნოლოგიის გამოვლენას. ”უბრალოდ წადი ახლავე,” - ამბობს ვაქსმანი. „საწყისები უფრო ძვირი იქნება და დიდი დრო დასჭირდება, სანამ წარმოების მასშტაბი საკმარისად დიდი იქნება, რომ ერთეულზე ფასი დაეცემა“.

თავისუფალი მწერალი და ინდი ფილმების პროდიუსერი, კარუნა ებერლი აშუქებს წვრილმანის გარე და ბუნების მხარეს, იკვლევს ველურ ბუნებას, მწვანე ცხოვრებას, მოგზაურობას და მებაღეობას Family Handyman-ისთვის. ის ასევე წერს FH-ის თერთმეტ პროცენტის სვეტს სამშენებლო სამუშაო ძალის დინამიურ ქალებზე. მისი ზოგიერთი სხვა ნამუშევარი მოიცავს Readers Digest, National Parks, National Geographic Channel და Atlas Obscura-ს მარტის გარეკანს. კარუნა და მისი მეუღლე ასევე არიან მიტოვებული სახლის განახლების ბოლო მონაკვეთზე კოლორადოს სოფლის მოჩვენებათა ქალაქში. როდესაც ისინი არ მუშაობენ, შეგიძლიათ იპოვოთ ისინი ლაშქრობებში და მოგზაურობენ უკანა გზაზე, დაბანაკდნენ თავიანთი თვითკონვერტირებულ ფურგონში.