Elbilar tar sakta över bilmarknaden över hela världen. Det fanns en tid då skepsis florerade när det gäller när EV-antagandet faktiskt skulle ta fart, men nu säljer elbilar så bra att tillverkarna inte kan göra tillräckligt med dem. Men en stor kritik som har plågat elbilar kretsar kring batteriteknik.
Den stora nyheten är att ny batteriteknik är på väg, och solid state-batterier är en del av denna nya våg av batteriteknik som kommer att revolutionera marknaden. Så, vad är ett solid state-batteri, och hur kommer det att förbättra din EV?
Vad är Solid State-batterier?
Solid state-batterier överglänser traditionella litiumjonbatterier i alla teoretiska mått, inklusive EV: s heliga graal. Naturligtvis är allt detta i teorin eftersom solid state-batterier ännu inte har installerats i ett produktionsfordon från någon av stora biltillverkare som erbjuder elbilar.
Hur som helst, hypen kring solid-state-batterier håller på att byggas upp eftersom förändringarna de lovar är verkligen revolutionerande. Solid-state-batterier har en solid elektrolyt, medan traditionella litiumjonbatterier använder en flytande elektrolyt för att hjälpa till vid rörelsen av joner mellan de positiva och negativa elektroderna batteri.
Denna stora skillnad är katalysatorn för många fördelar som solid state-batterier har jämfört med konventionella batterier. Solid-state-batterier lovar också överlägsen energitäthet jämfört med litiumjon, som hos lekmän termer betyder att du kan få mer räckvidd av ett solid-state-batteri av samma storlek som ett litiumjonbatteri.
Den extra effekttätheten minskar också vikten eftersom du kan packa ett mindre och lättare batteri in i ett fordon, och det batteriet kommer att ge dig samma prestanda som en tyngre litiumjon batteri. En annan sak att tänka på är förpackningsfördelar. Solid-state-batterier tar upp mindre utrymme, vilket gör att tillverkarna kan paketera dem mer effektivt, särskilt fördelaktigt för elbilar med prestanda som vill sänka fordonets vikt.
Hur fungerar Solid State-batterier?
Tja, när det gäller att vara ett batteri är de faktiskt ganska lika litiumjonbatterier. De skapa elektricitet genom jonernas rörelse mellan katoden och anoden (eller elektroderna), vilket skapar ett elektriskt flöde som kan omdirigeras för att driva ett fordons elmotor. Om joner strömmar från den positiva elektroden (katoden) till den negativa (anoden), laddas batteriet. Om det motsatta är sant, avger batteriet energi.
I traditionella litiumjonbatterier lägger anoden och katoden ihop ett mellanskikt, vilket förhindrar att elektrolyterna från de två elektroderna blandas. Men i solid-state-batterier är separatorn inte närvarande eftersom elektrolyten faktiskt är fast, lovar lättare batterier och bättre förpackning. Joner rör sig fortfarande genom den fasta elektrolyten, men den större densiteten hos den fasta elektrolyten är det som ger större energitäthet.
En annan fördel med den fasta elektrolyten är färre säkerhetsrisker eftersom det inte finns någon vätska att spilla ut om av misstag punkterades i en olycka, vilket minskar risken för potentiella bränder från en eventuellt brandfarlig elektrolyt.
Solid state-batterier kan potentiellt ha en högre energitäthet än vanliga litiumjonbatterier, vilket kan tillskrivas flera orsaker. Enligt MIT Nyheter, en av huvudorsakerna till solid-state-batteriers större energitäthet kommer från det faktum att dessa batterier har en elektrod gjord av ren litiummetall.
De potentiella vinsterna i energitäthet som solid state-batterier ger kommer från det faktum att de möjliggör användningen av rena litiummetall som en av elektroderna, vilket är mycket lättare än de för närvarande använda elektroderna gjorda av litiuminfunderad grafit.
Katoden och elektrolyten är båda solida i ett solid state-batteri, vilket är ytterligare ett genombrott som gör att dessa batterier lovar så fantastisk prestanda jämfört med konventionella erbjudanden.
Finns det några nackdelar med Solid State-batterier?
Solid-state-batterier låter perfekt, men det är de naturligtvis inte. Det finns några saker att tänka på när man diskuterar solid-state-batterier, och det är klokt att veta var tekniken står för närvarande.
Att skilja teknikens potential från där den faktiskt befinner sig i sitt nuvarande tillstånd är av yttersta vikt. Solid-state batteriforskning pågår, och tekniken är uppenbarligen inte lika avancerad som litiumjonbatterier, varför de inte är tillgängliga i din Tesla, Chevy Bolt eller på annat sätt.
Ett av de stora problemen som måste övervinnas är rörelsen av joner genom den fasta separatorn. Enligt Blixt batteri, måste halvledarbatteriets separator arbeta vid en hög temperatur för att fungera effektivt.
Joner är materia, atomer, och det är därför vettigt att de rör sig lättare i en vätska, medan en fast substans (en keramisk separator) måste ha en speciell sammansättning för att kunna tillåta joner att röra sig fritt.
Det finns redan högpresterande separatorer i denna mening, men bara vid höga temperaturer, eftersom solida elektroder bara blir bra ledare vid temperaturer över 50 grader. Denna gräns innebär att solid state-teknik fortfarande knappt används i riktiga fordon, eftersom vi inte kan anta att batteriet alltid är varmt
Uppenbarligen är ingen teknik perfekt från början, och forskning pågår inom området solid-state-batterier. Andra nackdelar finns, men mycket resurser satsas på att hitta lösningar på dessa frågor.
Solid-state batteriteknologi får massivt stöd från bilindustrin, och dessa investeringar kommer att påskynda produktionsberedskapen för dessa batterier. VW: s elbilar kommer definitivt att dra nytta av dessa möjliga genombrott inom batteriteknik.
Räkna med att se Solid State-batterier snart
EV-tillverkare satsar på solid-state batteriteknologi, och biljättar satsar pengar på forskning och utveckling av solid-state batteriteknik kommer bara att hjälpa till att påskynda tiden det tar att få dem till marknadsföra.
Solid-state-batterier erbjuder alldeles för många fördelar jämfört med traditionella litiumjonbatterier att ignorera. Räkna med många fler genombrott inom solid-state-batteritekniken under de kommande åren och en massiv insats för att få dessa batterier till kommersiell lönsamhet för användning i elbilar.
