Що таке твердотільний літієвий акумулятор?

У вашому телефоні, комп’ютері та вашій рідині електромобіль (EV). Це тому, що майже вся електроніка, що перезаряджається, використовується літій-іонні акумулятори, які покладаються на рідкі електроліти.

Але це скоро зміниться.

«Хоча твердотільні літієві батареї були розроблені більше 30 років тому, їх комерційне використання тільки починає розвиватися. завдяки новим матеріалам, які роблять їх комерційно життєздатними», — каже Вінс Кайто, віце-президент із продуктів розвитку при Сила Йошіно. «Твердотільні моделі особливо потрапляють у газети, оскільки автовиробники розробляють їх для наступного покоління електромобілів».

Що таке твердотільний літієвий акумулятор?

Простіше кажучи, твердотільний літієвий акумулятор використовує твердий електроліт замість рідкого.

«Усі батареї мають три основні компоненти: анод, катод і електроліт», — говорить Габріель Адамс, студент Університету штату Арізона, який досліджує нові технології в Лабораторія Rolston.

«У широко популярних нетвердотільних літієвих батареях, які можна знайти в усьому, від побутової електроніки до літаків, електроліт - це рідина, яка полегшує перенесення літій-іонів між анодом і катод. У твердотільній літієвій батареї електроліт натомість є твердим матеріалом».

Існує кілька типів технологій твердотільних літієвих батарей. Деякі покладаються на полімери для проведення іонів літію, а інші використовують сульфіди або оксиди (кераміка).

Переваги твердотільних літієвих батарей

Підвищена безпека є однією з головних переваг, оскільки електроліти не можуть витікати.

«Рідкі електроліти легкозаймисті, і тому ви бачите пожежі батареї у новинах», – каже Ерік Д. Вахсман, доктор філософії, директор Мерілендський енергетичний інноваційний інститут.

«Ми можемо обійти це, і робимо це протягом тривалого часу, але існують певні фундаментальні компроміси між безпекою і продуктивність з рідкими електролітами та керамічними твердими електролітами уникає цього компромісу, оскільки твердий є негорючий."

Ще одна перевага: вища щільність енергії, що призводить до більш компактної та легшої батареї. Що стосується електромобілів, це рекламували як «Святий Грааль», оскільки він дозволяє автомобілям їхати далі на зарядці та перезарядити швидше.

Для технарів, ось чому, за словами Адамса: «Тверді речовини більш щільні, ніж рідини, і твердотільні батареї усувають потребу в розділювачі між анодом і катодом. Вони також мають кращу термічну стабільність, оскільки тверді речовини міцніше зв’язані між собою на атомному рівні, тому твердотільні батареї можуть краще витримувати високі температури».

Недоліки твердотільних літієвих батарей

Найбільшим недоліком є ​​вартість через передові матеріали, технології та складність виробництва. Але оскільки ці батареї стають більш поширеними, вартість, ймовірно, знизиться.

Де використовуються твердотільні батареї?

Наразі вони не є широко доступними для споживачів, але це починає змінюватися. Yoshino Power щойно випустила деякі з перших твердотільних літієвих продуктів: переносні електростанції в різних розмірах для домашнє резервне копіювання, запуск електроінструментів і кемпінг. Очікується, що протягом наступних кількох років ця технологія почне штурмувати ринок електромобілів.

«Твердотільні батареї — це шлях майбутнього», — каже Адамс. «Нові виробники електромобілів вкладають значні кошти у свій розвиток, і це подобається компаніям Toyota заявила, що їхні нові електромобілі будуть використовувати технологію твердотільних акумуляторів 2027.”

Майже кожен інший автовиробник також взяв на себе зобов’язання щодо цієї технології.

«Департамент енергетики зосередив увагу на фінансуванні електромобілів через вплив на вирішення кліматичних проблем», — каже Вахсман. «Але це потрапить у споживчу електроніку. Це перетворить його на мережеве сховище. Для цих акумуляторів необмежена кількість застосувань».

Але якщо ви розглядаєте електромобіль і маєте обмежений бюджет, не чекайте, поки з’являться технології. «Просто йди, візьми це зараз», — каже Вахсман. «Початкові будуть дорожчими, і мине деякий час, перш ніж масштаби виробництва стануть настільки великими, що ціна за одиницю впаде».

Каруна Еберл, сценарист-фрілансер і продюсер інді-фільмів, розповідає про природу та природні види «зроби сам», досліджуючи дику природу, екологічне життя, подорожі та садівництво для Family Handyman. Вона також веде колонку FH Eleven Percent про динамічних жінок на будівництві. Деякі з її інших робіт включають березневу обкладинку Readers Digest, National Parks, National Geographic Channel і Atlas Obscura. Каруна та її чоловік також завершують реконструкцію покинутого будинку в майже місті-привиді в сільській місцевості Колорадо. Коли вони не працюють, ви можете знайти їх у піших прогулянках і мандрівках кузовом, таборуючи у своєму власноруч переобладнаному фургоні.