Kas ir cietvielu litija akumulators?

Tālrunī, datorā un jūsu ierīcē ir šķidrums elektriskais transportlīdzeklis (EV). Tas ir tāpēc, ka tiek izmantota gandrīz visa uzlādējamā elektronika litija jonu akumulatori, kas balstās uz šķidriem elektrolītiem.

Bet tas drīz mainīsies.

"Lai gan cietvielu litija baterijas tika izstrādātas pirms vairāk nekā 30 gadiem, to komerciālā izmantošana tikai sāk attīstīties pateicoties jaunajiem materiāliem, kas padara tos komerciāli dzīvotspējīgus,” saka Vince Caito, produktu viceprezidents attīstība plkst Jošino Spēks. "Cietvielu virsraksti kļūst īpaši aktuāli, jo automašīnu ražotāji tos izstrādā nākamās paaudzes EV."

Kas ir cietvielu litija akumulators?

Vienkārši sakot, cietvielu litija akumulators izmanto cietu elektrolītu, nevis šķidru.

"Visām baterijām ir trīs galvenās sastāvdaļas: anods, katods un elektrolīts," saka Gabriels Adamss, Arizonas štata universitātes students, kurš pētīja jauno tehnoloģiju. Rolstonas laboratorija.

“Plaši populārajos litija akumulatoros, kas nav cietvielu, ir atrodami it visā, sākot no plaša patēriņa elektronikas līdz lidmašīnās elektrolīts ir šķidrums, kas atvieglo litija jonu pārnesi starp anodu un katods. Cietvielu litija akumulatorā elektrolīts ir ciets materiāls.

Ir vairāki cietvielu litija akumulatoru tehnoloģiju veidi. Daži paļaujas uz polimēriem, lai vadītu litija jonus, savukārt citi izmanto sulfīdus vai oksīdus (keramiku).

Cietvielu litija bateriju priekšrocības

Uzlabota drošība ir viena no galvenajām priekšrocībām, jo ​​elektrolīti nevar izplūst.

"Šķidrie elektrolīti ir viegli uzliesmojoši, un tāpēc jūs redzat akumulatoru aizdegšanās ziņās,” saka Ēriks D. Wachsman, Ph.D., direktors Merilendas Enerģētikas inovāciju institūts.

"Mēs varam izstrādāt to, un esam to darījuši jau ilgu laiku, taču pastāv daži būtiski kompromisi starp drošību un veiktspēja ar šķidriem elektrolītiem un keramikas cietajiem elektrolītiem novērš šo kompromisu, jo cietā viela ir neuzliesmojošs."

Vēl viena priekšrocība: lielāks enerģijas blīvums, kā rezultātā akumulators ir kompaktāks un vieglāks. Izmantojot EV, tas tiek saukts par "Svēto Grālu", jo tas ļauj automašīnām braukt tālāk ar uzlādi un uzlādēt ātrāk.

Pēc Adamsa teiktā tehniķiem šeit ir iemesls: “Cietās vielas ir blīvākas nekā šķidrumi, un cietvielu akumulatori novērš nepieciešamību pēc separatora starp anodu un katodu. Viņiem ir arī labāka termiskā stabilitāte, jo cietās vielas ir ciešāk saistītas kopā atomu līmenī, tāpēc cietvielu baterijas var labāk izturēt augstāku temperatūru.

Cietvielu litija bateriju trūkumi

Lielākais trūkums ir izmaksas, kas saistītas ar to modernajiem materiāliem, tehnoloģijām un ražošanas sarežģītību. Bet, tā kā šīs baterijas kļūst arvien izplatītākas, izmaksas, visticamāk, samazināsies.

Kur tiek izmantotas cietvielu baterijas?

Pašlaik tie nav plaši pieejami patērētājiem, taču tas sāk mainīties. Yoshino Power tikko izlaida dažus no pirmajiem cietvielu litija izstrādājumiem: pārnēsājamas spēkstacijas dažādos izmēros priekš mājas dublēšana, elektroinstrumentu darbināšana un kempings. Paredzams, ka tuvāko gadu laikā šī tehnoloģija sāks iekarot EV tirgu.

"Cietvielu baterijas ir nākotnes ceļš," saka Adams. “Jaunie elektrisko transportlīdzekļu ražotāji iegulda lielus līdzekļus savā attīstībā, un uzņēmumiem tas patīk Toyota ir paziņojusi, ka viņu jaunajos elektriskajos transportlīdzekļos tiks izmantota cietvielu akumulatoru tehnoloģija 2027.”

Gandrīz visi citi automašīnu ražotāji arī ir apņēmušies izmantot šo tehnoloģiju.

"Enerģētikas departaments finansējuma ziņā koncentrējās uz elektriskajiem transportlīdzekļiem, jo ​​tas ietekmē klimata problēmu risināšanu," saka Vaksmens. "Bet tas kļūs par plaša patēriņa elektroniku. Tas kļūs par tīkla krātuvi. Šīm baterijām ir neierobežots lietojumu skaits.

Bet, ja apsverat iespēju iegādāties elektromobili un jums ir mazs budžets, negaidiet, kamēr tehnoloģija iznāks. "Vienkārši ej, paņemiet to tūlīt," saka Vaksmens. "Sākotnējie būs dārgāki, un paies kāds laiks, līdz ražošanas apjoms būs pietiekami liels, lai cena par vienību pazeminātos."

Ārštata rakstniece un neatkarīgo filmu producente Karuna Eberla (Karuna Eberl) pēta brīvdabas un dabas aspektus, pētot savvaļas dzīvniekus, zaļo dzīvesveidu, ceļošanu un dārzkopību Family Handyman. Viņa arī raksta FH vienpadsmit procentu sleju par dinamiskām sievietēm celtniecībā. Daži no citiem viņas titriem ietver marta Readers Digest, National Parks, National Geographic Channel un Atlas Obscura vāku. Karuna un viņas vīrs arī ir pēdējā posmā, lai atjaunotu pamestu māju gandrīz spoku pilsētā Kolorādo lauku apvidū. Kad viņi nestrādā, jūs varat atrast viņus pārgājienos un ceļojam pa ceļiem, apmetoties savā pārveidotajā furgonā.