Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι ένας τύπος μπαταρίας που χρησιμοποιεί στερεά ηλεκτρόδια και ηλεκτρολύτες, σε αντίθεση με τους ηλεκτρολύτες υγρού ή πολυμερούς γέλης που χρησιμοποιούνται στις παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου. Έχουν υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, ταχύτερους χρόνους φόρτισης και βελτιωμένη ασφάλεια σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μπαταρίες.
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης χρησιμοποιούν λίθιο;
Ναι, τώρα οι περισσότερες μπαταρίες στερεάς κατάστασης που βρίσκονται υπό ανάπτυξη χρησιμοποιούν το λίθιο ως το κύριο στοιχείο.
Σίγουρα οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης μπορούν να χρησιμοποιήσουν διάφορα υλικά ως ηλεκτρολύτη, συμπεριλαμβανομένου του λιθίου. Ωστόσο, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης μπορούν επίσης να χρησιμοποιούν άλλα υλικά όπως νάτριο, θείο ή κεραμικά ως ηλεκτρολύτη.
Γενικά, η επιλογή του υλικού ηλεκτρολύτη εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως η απόδοση, η ασφάλεια, το κόστος και η διαθεσιμότητα. Οι μπαταρίες λιθίου στερεάς κατάστασης είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία για αποθήκευση ενέργειας επόμενης γενιάς λόγω της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, της μεγάλης διάρκειας ζωής τους και της βελτιωμένης ασφάλειας.
Πώς λειτουργούν οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης;
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης χρησιμοποιούν έναν στερεό ηλεκτρολύτη αντί για έναν υγρό ηλεκτρολύτη για τη μεταφορά ιόντων μεταξύ των ηλεκτροδίων (άνοδος και κάθοδος) της μπαταρίας. Ο ηλεκτρολύτης είναι συνήθως κατασκευασμένος από κεραμικό, γυαλί ή πολυμερές υλικό που είναι χημικά σταθερό και αγώγιμο.
Όταν μια μπαταρία στερεάς κατάστασης φορτίζεται, τα ηλεκτρόνια αντλούνται από την κάθοδο και μεταφέρονται μέσω του στερεού ηλεκτρολύτη στην άνοδο, δημιουργώντας μια ροή ρεύματος. Όταν η μπαταρία αποφορτιστεί, η ροή του ρεύματος αντιστρέφεται, με τα ηλεκτρόνια να κινούνται από την άνοδο προς την κάθοδο.
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις παραδοσιακές μπαταρίες. Είναι ασφαλέστερα, καθώς ο στερεός ηλεκτρολύτης είναι λιγότερο επιρρεπής σε διαρροή ή έκρηξη από τους υγρούς ηλεκτρολύτες. Έχουν επίσης υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, που σημαίνει ότι μπορούν να αποθηκεύσουν περισσότερη ενέργεια σε μικρότερο όγκο.
Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπιστούν με τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης, συμπεριλαμβανομένου του υψηλού κόστους κατασκευής και της περιορισμένης χωρητικότητας. Η έρευνα συνεχίζεται για την ανάπτυξη καλύτερων υλικών στερεών ηλεκτρολυτών και τη βελτίωση της απόδοσης και της διάρκειας ζωής των μπαταριών στερεάς κατάστασης.
Πόσες εταιρείες μπαταριών στερεάς κατάστασης κυκλοφορούν τώρα στην αγορά;
Υπάρχουν αρκετές εταιρείες που αναπτύσσουν επί του παρόντος μπαταρίες στερεάς κατάστασης:
1. Κβαντικό πεδίο:Μια startup που ιδρύθηκε το 2010 και έχει προσελκύσει επενδύσεις από τη Volkswagen και τον Bill Gates. Ισχυρίζονται ότι έχουν αναπτύξει μια μπαταρία στερεάς κατάστασης που μπορεί να αυξήσει την αυτονομία ενός ηλεκτρικού οχήματος πάνω από 80%.
2. Toyota:Η ιαπωνική αυτοκινητοβιομηχανία εργάζεται σε μπαταρίες στερεάς κατάστασης για αρκετά χρόνια και στοχεύει να τις έχει στην παραγωγή μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 2020.
3. Fisker:Μια startup πολυτελών ηλεκτρικών οχημάτων που συνεργάζεται με ερευνητές στο UCLA για την ανάπτυξη μπαταριών στερεάς κατάστασης που ισχυρίζονται ότι θα αυξήσουν δραστικά την αυτονομία των οχημάτων τους.
4. BMW:Η γερμανική αυτοκινητοβιομηχανία εργάζεται επίσης σε μπαταρίες στερεάς κατάστασης και έχει συνεργαστεί με τη Solid Power, μια startup με έδρα το Κολοράντο, για να τις αναπτύξει.
5. Samsung:Ο κορεατικός γίγαντας ηλεκτρονικών ειδών αναπτύσσει μπαταρίες στερεάς κατάστασης για χρήση σε smartphone και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές.
Εάν θα χρησιμοποιηθούν μπαταρίες στερεάς κατάστασης για ηλιακή αποθήκευση στο μέλλον;
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης έχουν τη δυνατότητα να φέρουν επανάσταση στην αποθήκευση ενέργειας για ηλιακές εφαρμογές. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης προσφέρουν υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, ταχύτερους χρόνους φόρτισης και αυξημένη ασφάλεια. Η χρήση τους σε συστήματα ηλιακής αποθήκευσης θα μπορούσε να βελτιώσει τη συνολική απόδοση, να μειώσει το κόστος και να καταστήσει την ανανεώσιμη ενέργεια πιο προσιτή. Η έρευνα και η ανάπτυξη στην τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης είναι σε εξέλιξη και είναι πιθανό αυτές οι μπαταρίες να γίνουν μια κύρια λύση για την αποθήκευση ηλιακής ενέργειας στο μέλλον. Αλλά τώρα, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι ειδικά σχεδιασμένες για την εφαρμογή EV.
Η Toyota αναπτύσσει τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης μέσω της Prime Planet Energy & Solutions Inc., μιας κοινοπραξίας με την Panasonic που ξεκίνησε τη λειτουργία της τον Απρίλιο του 2020 και έχει περίπου 5.100 υπαλλήλους, συμπεριλαμβανομένων 2.400 σε μια κινεζική θυγατρική, αλλά με αρκετά περιορισμένη παραγωγή τώρα και ελπίζουμε περισσότερο μερίδιο μέχρι το 2025 όταν είναι η κατάλληλη στιγμή.
Πότε θα είναι διαθέσιμες οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης;
Δεν έχουμε πρόσβαση στα τελευταία νέα και ενημερώσεις σχετικά με τη διαθεσιμότητα μπαταριών στερεάς κατάστασης. Ωστόσο, αρκετές εταιρείες εργάζονται για την ανάπτυξη μπαταριών στερεάς κατάστασης και ορισμένες έχουν ανακοινώσει ότι σχεδιάζουν να τις κυκλοφορήσουν έως το 2025 ή αργότερα. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το χρονοδιάγραμμα για τη διαθεσιμότητα των μπαταριών στερεάς κατάστασης μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με διάφορους παράγοντες, όπως τεχνολογικές προκλήσεις και ρυθμιστική έγκριση.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-03-2023