Τα EVs καταλαμβάνουν σιγά σιγά την αγορά αυτοκινήτων παγκοσμίως. Υπήρχε μια εποχή που ο σκεπτικισμός αφθονούσε σχετικά με το πότε θα απογειωνόταν πραγματικά η υιοθέτηση EV, αλλά τώρα τα EV πωλούν τόσο καλά που οι κατασκευαστές δεν μπορούν να τα κάνουν αρκετά. Ωστόσο, μια σημαντική κριτική που έχει ταλαιπωρήσει τα EV περιστρέφεται γύρω από την τεχνολογία μπαταριών.
Τα σπουδαία νέα είναι ότι η νέα τεχνολογία μπαταριών είναι στο δρόμο και οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης αποτελούν μέρος αυτού του νέου κύματος τεχνολογίας μπαταριών που θα φέρει επανάσταση στην αγορά. Λοιπόν, τι είναι μια μπαταρία στερεάς κατάστασης και πώς θα βελτιώσει το EV σας;
Τι είναι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης;
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης ξεπερνούν τις παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου σε κάθε θεωρητική μέτρηση, συμπεριλαμβανομένης της σειράς EV holy grail: Φυσικά, όλα αυτά είναι θεωρητικά, επειδή οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης δεν έχουν ακόμη εγκατασταθεί σε ένα όχημα παραγωγής από οποιοδήποτε από τα μεγάλες αυτοκινητοβιομηχανίες που προσφέρουν EV.
Ανεξάρτητα από αυτό, η διαφημιστική εκστρατεία γύρω από τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης αυξάνεται επειδή οι αλλαγές που υπόσχονται είναι πραγματικά επαναστατικές. Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης διαθέτουν στερεό ηλεκτρολύτη, ενώ οι παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούν υγρό ηλεκτρολύτη για να βοηθήσει στην κίνηση των ιόντων μεταξύ των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων του μπαταρία.
Αυτή η σημαντική διαφορά είναι ο καταλύτης για πολλά πλεονεκτήματα που απολαμβάνουν οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης σε σχέση με τις συμβατικές μπαταρίες. Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης υπόσχονται επίσης ανώτερη ενεργειακή πυκνότητα σε σύγκριση με τα ιόντα λιθίου, που σε απλούς όροι σημαίνει ότι μπορείτε να έχετε μεγαλύτερη εμβέλεια από μια μπαταρία στερεάς κατάστασης ίδιου μεγέθους με μια μπαταρία ιόντων λιθίου.
Η πρόσθετη πυκνότητα ισχύος μειώνει επίσης το βάρος, επειδή μπορείτε να συσκευάσετε μια μικρότερη και ελαφρύτερη μπαταρία σε ένα όχημα και αυτή η μπαταρία θα σας προσφέρει την ίδια απόδοση με ένα βαρύτερο ιόν λιθίου μπαταρία. Ένα άλλο πράγμα που πρέπει να λάβετε υπόψη είναι τα οφέλη της συσκευασίας. Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο, επιτρέποντας στους κατασκευαστές να τις συσκευάζουν πιο αποτελεσματικά, ιδιαίτερα επωφελής για EV επιδόσεων που θέλουν να μειώσουν το κέντρο μάζας του οχήματος.
Πώς λειτουργούν οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης;
Λοιπόν, όσον αφορά το ότι είναι μπαταρία, είναι στην πραγματικότητα αρκετά παρόμοιες με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Αυτοί δημιουργούν ηλεκτρισμό μέσω της κίνησης των ιόντων μεταξύ της καθόδου και της ανόδου (ή των ηλεκτροδίων), δημιουργώντας μια ηλεκτρική ροή που μπορεί να ανακατευθυνθεί για να τροφοδοτήσει τον ηλεκτροκινητήρα ενός οχήματος. Εάν τα ιόντα ρέουν από το θετικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος) στο αρνητικό (άνοδος), η μπαταρία φορτίζεται. Αν ισχύει το αντίθετο, η μπαταρία απελευθερώνει ενέργεια.
Στις παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου, η άνοδος και η κάθοδος δημιουργούν ένα μεσαίο διαχωριστικό στρώμα, το οποίο εμποδίζει την ανάμειξη των ηλεκτρολυτών από τα δύο ηλεκτρόδια. Όμως, στις μπαταρίες στερεάς κατάστασης, ο διαχωριστής δεν υπάρχει επειδή ο ηλεκτρολύτης είναι στην πραγματικότητα συμπαγής, υποσχόμενος ελαφρύτερες μπαταρίες και καλύτερη συσκευασία. Τα ιόντα εξακολουθούν να κινούνται μέσω του στερεού ηλεκτρολύτη, αλλά η μεγαλύτερη πυκνότητα του στερεού ηλεκτρολύτη είναι αυτή που παρέχει μεγαλύτερη πυκνότητα ενέργειας.
Ένα άλλο πλεονέκτημα του στερεού ηλεκτρολύτη είναι οι λιγότεροι κίνδυνοι για την ασφάλεια, καθώς δεν υπάρχει υγρό για να χυθεί τρύπησε κατά λάθος σε ένα ατύχημα, μειώνοντας τον κίνδυνο πιθανών πυρκαγιών από πιθανώς εύφλεκτο ηλεκτρολύτη.
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης μπορούν ενδεχομένως να έχουν μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα από τις κανονικές μπαταρίες ιόντων λιθίου, κάτι που μπορεί να αποδοθεί σε διάφορους λόγους. Σύμφωνα με MIT Νέα, ένας από τους κύριους λόγους για τη μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών στερεάς κατάστασης προέρχεται από το γεγονός ότι αυτές οι μπαταρίες διαθέτουν ένα ηλεκτρόδιο κατασκευασμένο από καθαρό μέταλλο λιθίου.
Τα πιθανά κέρδη σε ενεργειακή πυκνότητα που παρέχουν οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης προέρχονται από το γεγονός ότι επιτρέπουν τη χρήση καθαρού μέταλλο λίθιο ως ένα από τα ηλεκτρόδια, το οποίο είναι πολύ ελαφρύτερο από τα ηλεκτρόδια που χρησιμοποιούνται σήμερα από λίθιο γραφίτης.
Η κάθοδος και ο ηλεκτρολύτης είναι και τα δύο στερεά σε μια μπαταρία στερεάς κατάστασης, κάτι που είναι μια άλλη σημαντική ανακάλυψη που επιτρέπει σε αυτές τις μπαταρίες να υπόσχονται εκπληκτική απόδοση σε σύγκριση με τις συμβατικές προσφορές.
Υπάρχουν μειονεκτήματα στις μπαταρίες στερεάς κατάστασης;
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης ακούγονται τέλειες, αλλά φυσικά δεν είναι. Υπάρχουν ορισμένα πράγματα που πρέπει να λάβετε υπόψη όταν συζητάτε για μπαταρίες στερεάς κατάστασης και είναι συνετό να γνωρίζετε πού βρίσκεται αυτή τη στιγμή η τεχνολογία.
Ο διαχωρισμός των δυνατοτήτων της τεχνολογίας από το σημείο που βρίσκεται στην παρούσα κατάστασή της είναι υψίστης σημασίας. Η έρευνα για τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης βρίσκεται σε εξέλιξη και η τεχνολογία προφανώς δεν είναι τόσο προηγμένη όσο οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, γι' αυτό δεν είναι διαθέσιμες στο Tesla, το Chevy Bolt ή άλλο.
Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που πρέπει να ξεπεραστούν είναι η κίνηση των ιόντων μέσω του στερεού διαχωριστή. Σύμφωνα με Μπαταρία φλας, ο διαχωριστής της μπαταρίας στερεάς κατάστασης πρέπει να λειτουργεί σε υψηλή θερμοκρασία για να λειτουργεί αποτελεσματικά.
Τα ιόντα είναι ύλη, άτομα και επομένως είναι λογικό να κινούνται πιο εύκολα σε ένα υγρό, ενώ ένα στερεό (ένας κεραμικός διαχωριστής) πρέπει να έχει ειδική σύνθεση για να μπορεί να επιτρέψει στα ιόντα να κινηθούν ελευθερώς.
Υπάρχουν ήδη διαχωριστές υψηλής απόδοσης Υπό αυτή την έννοια, αλλά μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες, επειδή τα στερεά ηλεκτρόδια γίνονται μόνο καλοί αγωγοί σε θερμοκρασίες άνω των 50 βαθμών. Αυτό το όριο σημαίνει ότι η τεχνολογία στερεάς κατάστασης εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ελάχιστα σε πραγματικά οχήματα, επειδή δεν μπορούμε να υποθέσουμε ότι η μπαταρία είναι πάντα ζεστή
Προφανώς, καμία τεχνολογία δεν είναι τέλεια από την αρχή και η έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη στον τομέα των μπαταριών στερεάς κατάστασης. Υπάρχουν και άλλα μειονεκτήματα, αλλά πολλοί πόροι δεσμεύονται για την εξεύρεση λύσεων σε αυτά τα ζητήματα.
Η τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης λαμβάνει τεράστια υποστήριξη από την αυτοκινητοβιομηχανία και αυτές οι επενδύσεις θα επιταχύνουν την ετοιμότητα παραγωγής αυτών των μπαταριών. Η σειρά EV της VW σίγουρα θα επωφεληθεί από αυτές τις πιθανές ανακαλύψεις στην τεχνολογία μπαταριών.
Αναμένετε να δείτε μπαταρίες στερεάς κατάστασης σύντομα
Οι κατασκευαστές EV στοιχηματίζουν στην τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης και οι γίγαντες της αυτοκινητοβιομηχανίας δεσμεύουν κεφάλαια για Η έρευνα και η ανάπτυξη τεχνολογίας μπαταριών στερεάς κατάστασης θα βοηθήσει μόνο στην επιτάχυνση του χρόνου που χρειάζεται για να τους φτάσει αγορά.
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης προσφέρουν πάρα πολλά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου που δεν πρέπει να αγνοηθούν. Αναμένετε πολλές ακόμη ανακαλύψεις στην τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης τα επόμενα χρόνια και μια τεράστια ώθηση για να αποκτήσουν αυτές οι μπαταρίες εμπορική βιωσιμότητα για χρήση σε ηλεκτρικά οχήματα.