Kaj je polprevodniška litijeva baterija?

V vašem telefonu, računalniku in vašem električno vozilo (EV). To je zato, ker uporablja skoraj vsa polnilna elektronika litij-ionske baterije, ki temeljijo na tekočih elektrolitih.

Toda to se bo kmalu spremenilo.

»Čeprav so bile polprevodniške litijeve baterije razvite pred več kot 30 leti, se njihova komercialna uporaba šele širi zahvaljujoč novim materialom, zaradi katerih so komercialno sposobni,« pravi Vince Caito, podpredsednik produkta razvoj pri Moč Yoshino. "Solid-state še posebej polni naslovnice, saj jih proizvajalci avtomobilov razvijajo za naslednjo generacijo električnih vozil."

Kaj je polprevodniška litijeva baterija?

Preprosto povedano, polprevodniška litijeva baterija uporablja trden elektrolit namesto tekočega.

»Vse baterije imajo tri glavne komponente: anodo, katodo in elektrolit,« pravi Gabriel Adams, študent na univerzi Arizona State, ki raziskuje novo tehnologijo na Rolstonov laboratorij.

»V široko priljubljenih nepolprevodniških litijevih baterijah, ki jih najdemo v vsem, od potrošniške elektronike do letala je elektrolit tekočina, ki olajša prenos litij-ionov med anodo in katoda. V polprevodniški litijevi bateriji je namesto tega elektrolit trden material.«

Obstaja več vrst tehnologij polprevodniških litijevih baterij. Nekateri se zanašajo na polimere za prevajanje litijevih ionov, medtem ko drugi uporabljajo sulfide ali okside (keramika).

Prednosti polprevodniških litijevih baterij

Izboljšana varnost je ena glavnih prednosti, saj elektroliti ne morejo uhajati.

»Tekoči elektroliti so vnetljivi in ​​zato vidite požari akumulatorja v novicah,« pravi Eric D. Wachsman, dr., direktor Maryland Energy Innovation Institute.

»Lahko načrtujemo okoli tega in to počnemo že dolgo, vendar obstajajo določeni temeljni kompromisi med varnostjo in delovanje s tekočimi elektroliti in keramičnimi trdnimi elektroliti se izogiba temu kompromisu, ker je trdna snov negorljiv."

Druga prednost: večja energijska gostota, kar ima za posledico kompaktnejšo in lažjo baterijo. Pri električnih vozilih je bilo to oglaševano kot »sveti gral«, saj avtomobilom omogoča, da z polnjenjem in ponovno polnjenje hitreje.

Za tehnične strokovnjake, po Adamsovih besedah: »Trdne snovi so bolj goste kot tekočine in polprevodniške baterije odpravljajo potrebo po ločilniku med anodo in katodo. Imajo tudi boljšo toplotno stabilnost, ker so trdne snovi med seboj tesneje povezane na atomski ravni, zato lahko polprevodniške baterije bolje prenesejo višje temperature.«

Slabosti polprevodniških litijevih baterij

Največja pomanjkljivost je cena zaradi naprednih materialov, tehnologije in zahtevnosti izdelave. Ko pa bodo te baterije postale pogostejše, se bodo stroški verjetno znižali.

Kje se uporabljajo polprevodniške baterije?

Trenutno niso široko na voljo potrošnikom, vendar se to začenja spreminjati. Yoshino Power je pravkar izdal nekaj prvih polprevodniških litijevih izdelkov: prenosne elektrarne v različnih velikostih za varnostna kopija doma, delovanje električnih orodij in kampiranje. V naslednjih nekaj letih naj bi tehnologija začela osvajati trg električnih vozil.

»Polprevodniške baterije so pot prihodnosti,« pravi Adams. »Proizvajalci novih električnih vozil veliko vlagajo v svoj razvoj in podjetjem je všeč Toyota je trdila, da bodo njihova nova električna vozila takoj uporabljala tehnologijo polprevodniških baterij 2027.”

Skoraj vsak drugi proizvajalec avtomobilov se je tudi zavezal tej tehnologiji.

»Ministrstvo za energijo se je glede financiranja osredotočilo na električna vozila zaradi vpliva na reševanje podnebnih vprašanj,« pravi Wachsman. »Ampak to bo prišlo v potrošniško elektroniko. To bo postalo omrežno shranjevanje. Obstaja neomejeno število aplikacij za te baterije.«

Toda če razmišljate o električnem vozilu in imate omejen proračun, ne čakajte, da se tehnologija pojavi. "Samo pojdi ponj zdaj," pravi Wachsman. "Začetne bodo dražje in minilo bo nekaj časa, preden bo obseg proizvodnje dovolj velik, da bo cena na enoto padla."

Karuna Eberl, svobodna pisateljica in producentka neodvisnih filmov, pokriva plat DIY na prostem in v naravi ter raziskuje divje živali, zeleno življenje, potovanja in vrtnarjenje za Family Handyman. Piše tudi kolumno FH Eleven Percent o dinamičnih ženskah v gradbeništvu. Nekatere njene druge zasluge vključujejo marčevsko naslovnico Readers Digest, National Parks, National Geographic Channel in Atlas Obscura. Karuna in njen mož sta prav tako na zadnjem delu prenove zapuščene hiše v skoraj mestu duhov na podeželju Kolorada. Ko ne delajo, jih lahko najdete med pohodništvom in potovanjem po stranskih cestah ter kampirajo v svojem predelanem kombiju.