Ce este o baterie cu litiu cu stare solidă?

Există lichid în interiorul telefonului, al computerului și al dvs vehicul electric (EV). Asta pentru că aproape toate dispozitivele electronice reîncărcabile folosesc baterii litiu-ion, care se bazează pe electroliți lichizi.

Dar asta e pe cale să se schimbe.

„Deși bateriile cu litiu cu stare solidă au fost dezvoltate cu mai bine de 30 de ani în urmă, utilizarea lor comercială este abia la început. datorită noilor materiale care le fac viabile din punct de vedere comercial”, spune Vince Caito, vicepreședinte de produs dezvoltare la Puterea Yoshino. „Solid-state face în special titluri pe măsură ce producătorii de automobile le dezvoltă pentru următoarea generație de vehicule electrice.”

Ce este o baterie cu litiu cu stare solidă?

Simplu spus, o baterie cu litiu cu stare solidă folosește un electrolit solid în loc de unul lichid.

„Toate bateriile au trei componente principale: anod, catod și un electrolit”, spune Gabriel Adams, student la Universitatea de Stat din Arizona, care cercetează noua tehnologie la Laboratorul Rolston.

„În popularele baterii cu litiu fără stare solidă care se găsesc în orice, de la electronice de larg consum până la avioane, electrolitul este un lichid care facilitează transferul de ioni de litiu între anod și catod. Într-o baterie cu litiu cu stare solidă, electrolitul este un material solid.

Există mai multe tipuri de tehnologii de baterii cu litiu cu stare solidă. Unii se bazează pe polimeri pentru a conduce ionii de litiu, în timp ce alții folosesc sulfuri sau oxizi (ceramica).

Avantajele bateriilor cu litiu cu stare solidă

Siguranța îmbunătățită este un avantaj major, deoarece electroliții nu se pot scurge.

„Electroliții lichizi sunt inflamabili și de aceea vezi incendii de baterie în știri”, spune Eric D. Wachsman, Ph. D., director al Institutul de inovare energetică din Maryland.

„Putem proiecta în jurul lui și am făcut asta de mult timp, dar există anumite compromisuri fundamentale între siguranță iar performanța cu electroliți lichizi și electroliții solizi ceramici evită acest compromis deoarece solidul este neinflamabil."

Un alt avantaj: densitatea de energie mai mare, rezultând o baterie mai compactă și mai ușoară. Cu vehiculele electrice, acesta a fost prezentat drept „Sfântul Graal”, deoarece permite mașinilor să meargă mai departe cu o încărcare și REÎNCĂRCĂ mai repede.

Pentru tehnicienii de acolo, iată de ce, potrivit lui Adams: „Solidiile sunt mai dense decât lichidele, iar bateriile cu stare solidă elimină necesitatea unui separator între anod și catod. De asemenea, au o stabilitate termică mai bună, deoarece solidele sunt mai strâns legate între ele la nivel atomic, astfel încât bateriile cu stare solidă pot rezista mai bine la temperaturi mai ridicate.”

Dezavantajele bateriilor cu litiu cu stare solidă

Cel mai mare dezavantaj este costul, datorită materialelor avansate, tehnologiei și complexității de producție. Dar, pe măsură ce aceste baterii devin mai comune, costurile sunt probabil să scadă.

Unde sunt folosite bateriile cu stare solidă?

În prezent, acestea nu sunt disponibile pe scară largă pentru consumatori, dar asta începe să se schimbe. Yoshino Power tocmai a lansat câteva dintre primele produse cu litiu în stare solidă: centrale electrice portabile în diverse dimensiuni pt backup acasă, rulând unelte electrice și camping. În următorii câțiva ani, tehnologia este de așteptat să înceapă să năvălească pe piața EV.

„Bateriile cu stare solidă sunt calea viitorului”, spune Adams. „Noii producători de vehicule electrice investesc mult în dezvoltarea lor, iar companiile le place Toyota a susținut că noile lor vehicule electrice vor folosi tehnologia bateriei cu stare solidă de îndată ce 2027.”

Aproape toți producătorii de automobile și-au luat un angajament față de tehnologie.

„Accentul din partea Departamentului de Energie în ceea ce privește finanțarea s-a concentrat pe vehiculele electrice din cauza impactului asupra abordării preocupărilor legate de climă”, spune Wachsman. „Dar se va transforma în electronice de larg consum. Îl va transforma în stocare în grilă. Există un număr nelimitat de aplicații pentru aceste baterii.”

Dar dacă vă gândiți la un vehicul electric și aveți un buget redus, nu așteptați să apară tehnologia. „Du-te și ia-l acum”, spune Wachsman. „Cele inițiale vor fi mai scumpe și va dura ceva timp până când amploarea producției va fi suficient de mare încât prețul pe unitate să scadă.”

Scriitoare independentă și producător de filme indie, Karuna Eberl acoperă partea în aer liber și natură a bricolajului, explorând fauna sălbatică, viața verde, călătoriile și grădinărit pentru Family Handyman. Ea scrie, de asemenea, rubrica Eleven Percent a FH, despre femeile dinamice din forța de muncă în construcții. Unele dintre celelalte credite ale ei includ coperta din martie a revistei Readers Digest, National Parks, National Geographic Channel și Atlas Obscura. Karuna și soțul ei sunt, de asemenea, în ultima perioadă a renovării unei case abandonate într-un oraș aproape fantomă din zona rurală a Colorado. Când nu lucrează, îi puteți găsi făcând drumeții și călătorind pe drumurile secundare, campând în duba lor auto-convertită.