Цвёрдацельныя батарэі - гэта тып батарэй, у якіх выкарыстоўваюцца цвёрдыя электроды і электраліты, у адрозненне ад вадкіх або палімерных гелевых электралітаў, якія выкарыстоўваюцца ў традыцыйных літый-іённых батарэях. Яны маюць больш высокую шчыльнасць энергіі, больш хуткі час зарадкі і павышаную бяспеку ў параўнанні з традыцыйнымі батарэямі.
У цвёрдацельных батарэях выкарыстоўваецца літый?
Так, цяпер большасць цвёрдацельных батарэй, якія зараз распрацоўваюцца, выкарыстоўваюць літый у якасці асноўнага элемента.
Безумоўна, цвёрдацельныя батарэі могуць выкарыстоўваць у якасці электраліта розныя матэрыялы, у тым ліку літый. Аднак цвёрдацельныя батарэі могуць таксама выкарыстоўваць у якасці электраліта іншыя матэрыялы, такія як натрый, сера або кераміка.
Увогуле, выбар матэрыялу электраліта залежыць ад розных фактараў, такіх як прадукцыйнасць, бяспека, кошт і даступнасць. Цвёрдацельныя літыевыя батарэі з'яўляюцца перспектыўнай тэхналогіяй для захоўвання энергіі наступнага пакалення з-за іх высокай шчыльнасці энергіі, працяглага тэрміну службы і павышанай бяспекі.
Як працуюць цвёрдацельныя батарэі?
Цвёрдацельныя батарэі выкарыстоўваюць цвёрды электраліт замест вадкага электраліта для перадачы іёнаў паміж электродамі (анодам і катодам) батарэі. Электраліт звычайна вырабляецца з керамікі, шкла або палімернага матэрыялу, які з'яўляецца хімічна стабільным і праводзіць.
Калі цвёрдацельны акумулятар зараджаецца, электроны выцягваюцца з катода і транспартуюцца праз цвёрды электраліт да анода, ствараючы паток току. Калі батарэя разраджана, паток току змяняецца, і электроны рухаюцца ад анода да катода.
Цвёрдацельныя батарэі маюць некалькі пераваг перад традыцыйнымі батарэямі. Яны больш бяспечныя, так як цвёрды электраліт менш схільны да ўцечкі або выбуху, чым вадкія электраліты. Яны таксама маюць больш высокую шчыльнасць энергіі, што азначае, што яны могуць захоўваць больш энергіі ў меншым аб'ёме.
Аднак пры выкарыстанні цвёрдацельных акумулятараў усё яшчэ ёсць некаторыя праблемы, у тым ліку высокія вытворчыя выдаткі і абмежаваная ёмістасць. Працягваюцца даследаванні па распрацоўцы лепшых матэрыялаў з цвёрдым электралітам і павышэнню прадукцыйнасці і тэрміну службы цвёрдацельных батарэй.
Колькі кампаній па вытворчасці цвёрдацельных акумулятараў цяпер на рынку?
Ёсць некалькі кампаній, якія ў цяперашні час распрацоўваюць цвёрдацельныя батарэі:
1. Quantum Scape:Стартап, заснаваны ў 2010 годзе, прыцягнуў інвестыцыі Volkswagen і Біла Гейтса. Яны сцвярджаюць, што распрацавалі цвёрдацельны акумулятар, які можа павялічыць запас ходу электрамабіля больш чым на 80%.
2. Toyota:Японскі аўтавытворца працуе над цвёрдацельнымі батарэямі на працягу некалькіх гадоў і імкнецца запусціць іх у вытворчасць да пачатку 2020-х гадоў.
3. Фіскер:Стартап раскошных электрамабіляў, які супрацоўнічае з даследчыкамі з Каліфарнійскага універсітэта ў Лос-Анджэлесе для распрацоўкі цвёрдацельных акумулятараў, якія, як яны сцвярджаюць, значна павялічаць запас ходу іх аўтамабіляў.
4. BMW:Нямецкі аўтавытворца таксама працуе над цвёрдацельнымі батарэямі і супрацоўнічае з кампаніяй Solid Power, якая базуецца ў Каларада, для іх распрацоўкі.
5. Samsung:Карэйскі электронны гігант распрацоўвае цвёрдацельныя батарэі для выкарыстання ў смартфонах і іншых электронных прыладах.
Калі цвёрдацельныя батарэі будуць выкарыстоўвацца для сонечных батарэй у будучыні?
Цвёрдацельныя батарэі могуць здзейсніць рэвалюцыю ў назапашванні энергіі для сонечных прымянення. У параўнанні з традыцыйнымі літый-іённымі акумулятарамі, цвёрдацельныя батарэі забяспечваюць больш высокую шчыльнасць энергіі, больш хуткі час зарадкі і павышаную бяспеку. Іх выкарыстанне ў сонечных сістэмах захоўвання можа павысіць агульную эфектыўнасць, знізіць выдаткі і зрабіць аднаўляльныя крыніцы энергіі больш даступнымі. Даследаванні і распрацоўкі ў галіне тэхналогіі цвёрдацельных батарэй працягваюцца, і магчыма, што гэтыя батарэі могуць стаць асноўным рашэннем для сонечных батарэй у будучыні. Але цяпер цвёрдацельныя акумулятары спецыяльна распрацаваны для выкарыстання ў электрамабілях.
Toyota распрацоўвае цвёрдацельныя акумулятары праз Prime Planet Energy & Solutions Inc., сумеснае прадпрыемства з Panasonic, якое пачало сваю дзейнасць у красавіку 2020 года і мае каля 5100 супрацоўнікаў, у тым ліку 2400 у кітайскай даччынай кампаніі, але з даволі абмежаванай вытворчасцю цяпер і спадзяюся больш долі да 2025, калі прыйдзе час.
Калі будуць даступныя цвёрдацельныя батарэі?
Мы не маем доступу да апошніх навін і абнаўленняў адносна наяўнасці цвёрдацельных акумулятараў. Аднак некалькі кампаній працуюць над распрацоўкай цвёрдацельных акумулятараў, і некаторыя з іх абвясцілі, што плануюць выпусціць іх да 2025 года або пазней. Аднак вельмі важна адзначыць, што тэрміны даступнасці цвёрдацельных акумулятараў могуць вар'іравацца ў залежнасці ад розных фактараў, такіх як тэхналагічныя праблемы і зацвярджэнне нарматыўных органаў.
Час публікацыі: 3 чэрвеня 2023 г