Solid state -akut ovat akkutyyppi, joka käyttää kiinteitä elektrodeja ja elektrolyyttejä, toisin kuin perinteisissä litiumioniakuissa käytettyjä nestemäisiä tai polymeerigeelielektrolyyttejä. Niillä on korkeampi energiatiheys, nopeammat latausajat ja parempi turvallisuus verrattuna perinteisiin akkuihin.
Käyttävätkö solid-state-akut litiumia?
Kyllä, nyt useimmat tällä hetkellä kehitteillä olevat solid-state-akut käyttävät litiumia ensisijaisena elementtinä.
Solid-state-akut voivat varmasti käyttää elektrolyyttinä erilaisia materiaaleja, mukaan lukien litiumia. Solid-state-akut voivat kuitenkin käyttää elektrolyyttinä myös muita materiaaleja, kuten natriumia, rikkiä tai keramiikkaa.
Yleensä elektrolyyttimateriaalin valinta riippuu useista tekijöistä, kuten suorituskyvystä, turvallisuudesta, kustannuksista ja saatavuudesta. Solid-state-litiumparistot ovat lupaava teknologia seuraavan sukupolven energian varastointiin korkean energiatiheyden, pitkän käyttöiän ja parannetun turvallisuuden ansiosta.
Kuinka solid-state-akut toimivat?
Solid-state-akut käyttävät kiinteää elektrolyyttiä nestemäisen elektrolyytin sijaan ionien siirtämiseen akun elektrodien (anodin ja katodin) välillä. Elektrolyytti on tyypillisesti valmistettu keraamisesta, lasista tai polymeerimateriaalista, joka on kemiallisesti stabiili ja johtava.
Kun puolijohdeakkua ladataan, elektronit vedetään katodista ja kuljetetaan kiinteän elektrolyytin läpi anodille, jolloin syntyy virta. Kun akku tyhjenee, virran virtaus kääntyy, jolloin elektronit siirtyvät anodilta katodille.
Solid-state-akuilla on useita etuja perinteisiin akkuihin verrattuna. Ne ovat turvallisempia, koska kiinteä elektrolyytti on vähemmän altis vuodolle tai räjähtämiselle kuin nestemäiset elektrolyytit. Niillä on myös suurempi energiatiheys, mikä tarkoittaa, että ne voivat varastoida enemmän energiaa pienemmässä tilavuudessa.
Solid-state-akkujen kanssa on kuitenkin vielä ratkaistava joitain haasteita, mukaan lukien korkeat valmistuskustannukset ja rajoitettu kapasiteetti. Tutkimustyötä tehdään parhaillaan parempien kiinteiden elektrolyyttimateriaalien kehittämiseksi ja solid-state-akkujen suorituskyvyn ja käyttöiän parantamiseksi.
Kuinka monta solid-state-akkuyritystä on nyt markkinoilla?
Useat yritykset kehittävät tällä hetkellä solid-state-akkuja:
1. Quantum Scape:Vuonna 2010 perustettu startup, joka on houkutellut investointeja Volkswagenilta ja Bill Gatesilta. He väittävät kehittäneensä puolijohdeakun, joka voi lisätä sähköajoneuvon toimintasädettä yli 80%.
2. Toyota:Japanilainen autonvalmistaja on työskennellyt solid-state-akkujen parissa useita vuosia ja pyrkii saamaan ne tuotantoon 2020-luvun alkuun mennessä.
3. Fisker:Luksussähköajoneuvojen startup, joka tekee yhteistyötä UCLA:n tutkijoiden kanssa kehittääkseen solid-state-akkuja, joiden he väittävät lisäävän merkittävästi heidän ajoneuvojensa kantamaa.
4. BMW:Saksalainen autonvalmistaja työskentelee myös puolijohdeakkujen parissa ja on tehnyt yhteistyötä Coloradossa toimivan Solid Powerin kanssa niiden kehittämiseksi.
5. Samsung:Korealainen elektroniikkajätti kehittää solid-state-akkuja käytettäväksi älypuhelimissa ja muissa elektronisissa laitteissa.
Jos solid-state-akkuja käytetään tulevaisuudessa aurinkoenergian varastointiin?
Solid-state-akuilla on potentiaalia mullistaa energian varastointi aurinkosovelluksissa. Perinteisiin litiumioniakkuihin verrattuna solid-state-akut tarjoavat suuremman energiatiheyden, nopeammat latausajat ja paremman turvallisuuden. Niiden käyttö aurinkoenergian varastointijärjestelmissä voisi parantaa yleistä tehokkuutta, alentaa kustannuksia ja tehdä uusiutuvasta energiasta helpompaa saatavuutta. Solid-state-akkuteknologian tutkimus- ja kehitystyö jatkuu, ja on mahdollista, että näistä akuista voi tulla valtavirtaratkaisu aurinkoenergian varastointiin tulevaisuudessa. Mutta nyt solid-state-akut on suunniteltu erityisesti sähköautojen käyttöön.
Toyota kehittää solid-state-akkuja Prime Planet Energy & Solutions Inc:n kautta, joka on Panasonicin kanssa yhteisyritys, joka aloitti toimintansa huhtikuussa 2020 ja jolla on noin 5 100 työntekijää, joista 2 400 työskentelee kiinalaisessa tytäryhtiössä, mutta tuotanto on edelleen melko vähäistä. enemmän jakaa vuoteen 2025 mennessä, kun sen aika on oikea.
Milloin solid-state-akut ovat saatavilla?
Meillä ei ole pääsyä uusimpiin uutisiin ja päivityksiin puolijohdeakkujen saatavuudesta. Useat yritykset ovat kuitenkin kehittämässä puolijohdeakkuja, ja jotkut ovat ilmoittaneet aikovansa tuoda ne markkinoille vuoteen 2025 mennessä tai myöhemmin. On kuitenkin tärkeää huomata, että solid-state-akkujen saatavuuden aikajana voi vaihdella eri tekijöiden, kuten teknisten haasteiden ja viranomaishyväksynnän, mukaan.
Postitusaika: Jun-03-2023