Велики део технологије око нас узимамо здраво за готово. На пример, микрорачунари за телефоне који раде без пуњења цео дан. Али желим да телефон ради 3-4 дана без допуњавања. Или електрични аутомобил који може да пређе 1000 километара, напуни се за неколико минута... и кошта мање од аутомобила са бензинским мотором. Годинама се много причало о солид-стате батеријама, али како ствари сада иду? И колико још треба да чекамо до чврсте батерије завршити унутар наших уређаја?
Најновији пример је Тојота, која је током Зимских олимпијских игара најавила аутомобил са чврстим акумулатором. Литијум-јонске батерије које данас користимо, колико год биле одличне, имају одређене недостатке које чврсте батерије покушавају да реше.
Оба типа користе литијум за производњу електричне енергије и њихова општа структура је прилично слична. Једноставно речено, имају аноду (негативна електрода), катоду (позитивна електрода) и електролит.
Њихова главна разлика лежи у стању електролита, који помаже у преношењу јона са катоде на аноду током пуњења и обрнуто током пражњења. Другим речима, електролит регулише проток електричне струје између негативне и позитивне стране батерије. Док литијум-јонске батерије користе течне електролите, чврсте батерије, као што им име говори, користе танке слојеве чврстог електролита.
Чврсти електролити имају низ значајних предности:
На левој страни видимо структуру литијум-јонске батерије, а на десној структуру чврсте батерије.
3. Мања тежина и величина: Док течност у литијум-јонским батеријама чини их тежим, компактна структура чврстих батерија омогућава већу густину енергије по јединици површине, што значи да је потребно мање батерија.
У теорији, да, или бар тамо ствари иду. У ствари, многи произвођачи аутомобила већ улажу у ову технологију, укључујући Волксваген, Тојоту, Форд и БМВ. Међутим, у пракси се ћелије солид-стате батерија производе једна по једна у лабораторијама, а да би се довеле до масовне производње - скуп и још увек недовољно разрађен задатак.
Тешко је развити чврст електролит који би био и стабилан, хемијски инертан и добар проводник јона између електрода. Поред тога, електролити су прескупи за производњу и склони су пуцању због своје крхкости када се експандирају и сабијају током употребе. Али можда ће се то десити како литијум-јонске батерије буду постепено постале приступачније.
Последњих година спроведено је много занимљивих студија које су имале за циљ решавање овог проблема. Истраживачи са МИТ-а развили су такозване мешовите јонско-електронске проводнике (МИЕЦ), као и електронске и литијум-јонске изолаторе (ЕЛИ). То је тродимензионална ћелијска архитектура са МИЕЦ цевима на наноразмери. Цеви су напуњене литијумом, који чини аноду. Кључни део овог открића је да ћелијска структура омогућава простор да се литијум шири и скупља током пуњења и пражњења. Ово "дисање" батерије спречава пуцање. Облога ЕЛИ епрувета делује као баријера која их штити од чврстог електролита. Ово је структура солид-стате батерије, која нас штеди од потребе за додавањем било какве течности или гела, и стога нам омогућава да избегнемо дендрите.
Звала се компанија Системи за складиштење јона развио ултратанки керамички електролит дебљине око 10 микрометара, отприлике исте дебљине као савремени пластични сепаратори који користе течне електролите. Свака страна керамичког електролита је обложена супер танким слојем алуминијум оксида који помаже у смањењу отпора. Прототип батерије има енергетски капацитет од око 300 Вх/кг и може се напунити за 5-10 минута. Поређења ради: савремене НЦА батерије достижу енергетски капацитет од око 250 Вх/кг.
На изложби CES ове године, Мецедес је представио концептни аутомобил АВТР, направљен од еколошки прихватљивих материјала, који такође има батерију која се може у потпуности рециклирати. У интервјуу, виши менаџер за истраживање батерија Мерцедеса Андреас Хинтенах изјавио је да је технологија батерија тренутно у лабораторијском тестирању и да ће бити спремна за 10-15 година. ЦАТЛ (Теслин кинески партнер за батерије) је такође развио узорак солид-стате батерије, али су известили да ће се појавити на тржишту тек 2030. године.
Очекује се континуирана производња солид-стате батерија биће поправљено од 2025. али у почетку не у аутомобилској индустрији.
Прочитајте такође:
Ostavite komentar