Baterie półprzewodnikowe to rodzaj baterii, w których wykorzystuje się elektrody stałe i elektrolity, w przeciwieństwie do elektrolitów w płynie lub żelu polimerowym stosowanych w tradycyjnych bateriach litowo-jonowych. Mają wyższą gęstość energii, krótszy czas ładowania i większe bezpieczeństwo w porównaniu do tradycyjnych akumulatorów.
Czy baterie półprzewodnikowe wykorzystują lit?
Tak, obecnie większość opracowywanych obecnie akumulatorów półprzewodnikowych wykorzystuje lit jako główny element.
Z pewnością akumulatory półprzewodnikowe mogą wykorzystywać różne materiały jako elektrolit, w tym lit. Jednak w akumulatorach półprzewodnikowych jako elektrolit można również stosować inne materiały, takie jak sód, siarka lub ceramika.
Ogólnie rzecz biorąc, wybór materiału elektrolitu zależy od różnych czynników, takich jak wydajność, bezpieczeństwo, koszt i dostępność. Półprzewodnikowe akumulatory litowe to obiecująca technologia magazynowania energii nowej generacji ze względu na ich wysoką gęstość energii, długą żywotność i zwiększone bezpieczeństwo.
Jak działają akumulatory półprzewodnikowe?
W akumulatorach półprzewodnikowych do przenoszenia jonów pomiędzy elektrodami (anodą i katodą) akumulatora stosuje się elektrolit stały zamiast elektrolitu ciekłego. Elektrolit jest zwykle wykonany z materiału ceramicznego, szklanego lub polimerowego, który jest chemicznie stabilny i przewodzący.
Kiedy akumulator półprzewodnikowy jest ładowany, elektrony są pobierane z katody i transportowane przez elektrolit stały do anody, tworząc przepływ prądu. Kiedy akumulator jest rozładowany, przepływ prądu zostaje odwrócony, a elektrony przemieszczają się z anody na katodę.
Baterie półprzewodnikowe mają kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi bateriami. Są bezpieczniejsze, ponieważ elektrolit stały jest mniej podatny na wycieki lub eksplozję niż elektrolity ciekłe. Mają także większą gęstość energii, co oznacza, że mogą przechowywać więcej energii w mniejszej objętości.
Jednakże w przypadku akumulatorów półprzewodnikowych nadal istnieją pewne wyzwania, którym należy sprostać, w tym wysokie koszty produkcji i ograniczona pojemność. Trwają badania mające na celu opracowanie lepszych materiałów na elektrolity stałe oraz poprawę wydajności i żywotności akumulatorów półprzewodnikowych.
Ilu producentów akumulatorów półprzewodnikowych jest obecnie na rynku?
Istnieje kilka firm, które obecnie opracowują akumulatory półprzewodnikowe:
1. Krajobraz kwantowy:Startup założony w 2010 roku, który przyciągnął inwestycje Volkswagena i Billa Gatesa. Twierdzą, że opracowali akumulator półprzewodnikowy, który może zwiększyć zasięg pojazdu elektrycznego o ponad 80%.
2. Toyota:Japoński producent samochodów od kilku lat pracuje nad akumulatorami półprzewodnikowymi i planuje wprowadzić je do produkcji na początku lat 20. XX wieku.
3. Fiskera:Startup zajmujący się luksusowymi pojazdami elektrycznymi współpracujący z naukowcami z UCLA w celu opracowania akumulatorów półprzewodnikowych, które ich zdaniem radykalnie zwiększą zasięg ich pojazdów.
4. BMW:Niemiecki producent samochodów pracuje również nad akumulatorami półprzewodnikowymi i nawiązał współpracę z Solid Power, start-upem z Kolorado, aby je opracować.
5. Samsunga:Koreański gigant elektroniki opracowuje akumulatory półprzewodnikowe do stosowania w smartfonach i innych urządzeniach elektronicznych.
Czy w przyszłości akumulatory półprzewodnikowe będą stosowane do magazynowania energii słonecznej?
Baterie półprzewodnikowe mogą zrewolucjonizować magazynowanie energii w zastosowaniach fotowoltaicznych. W porównaniu do tradycyjnych akumulatorów litowo-jonowych, akumulatory półprzewodnikowe oferują wyższą gęstość energii, krótszy czas ładowania i większe bezpieczeństwo. Ich zastosowanie w systemach magazynowania energii słonecznej mogłoby poprawić ogólną wydajność, obniżyć koszty i zwiększyć dostępność energii odnawialnej. Trwają badania i rozwój technologii akumulatorów półprzewodnikowych i możliwe, że akumulatory te staną się w przyszłości głównym rozwiązaniem w zakresie magazynowania energii słonecznej. Ale teraz akumulatory półprzewodnikowe są specjalnie zaprojektowane do zastosowań w pojazdach elektrycznych.
Toyota opracowuje akumulatory półprzewodnikowe za pośrednictwem Prime Planet Energy & Solutions Inc., spółki joint venture z firmą Panasonic, która rozpoczęła działalność w kwietniu 2020 r. i zatrudnia około 5100 pracowników, w tym 2400 w chińskiej spółce zależnej, ale nadal ma dość ograniczoną produkcję i mamy nadzieję, że większy udział do 2025 r., kiedy nadejdzie właściwy czas.
Kiedy będą dostępne akumulatory półprzewodnikowe?
Nie mamy dostępu do najświeższych wiadomości i aktualizacji dotyczących dostępności akumulatorów półprzewodnikowych. Jednak kilka firm pracuje nad opracowaniem baterii półprzewodnikowych, a niektóre ogłosiły, że planują wprowadzić je na rynek do 2025 roku lub później. Należy jednak pamiętać, że harmonogram dostępności akumulatorów półprzewodnikowych może się różnić w zależności od różnych czynników, takich jak wyzwania technologiczne i zgody organów regulacyjnych.
Czas publikacji: 3 czerwca 2023 r