Det nya solid state-batteriet fördubblar elbilen

Annons

Batteriteknologin utvecklas i en till synes ostoppbar hastighet.

Det känns som varje månad, vi skriver om någon ny utveckling eller annan, med potential att åstadkomma ultralång uthållighetsceller. Vi blir glada över de möjligheter som dessa ger oss elbilar 6 elbilar som du faktiskt kan ha råd medTror du att du inte har råd med en elbil? Fel. Dessa sex bilar visar hur prisvärda elbilar har blivit. Läs mer som inte bara är livskraftiga, men också prisvärd.

Liksom dessa nya batterier från tysk elektronikproduktion titan, Bosch. Inte bara kan de hålla längre, utan de kan också se elbilar resa fördubbla räckvidden på samma laddning.

Välkommen till den spännande världen av litiumjonbatterier i fast tillstånd.

De unika fördelarna med dessa batterier

Så innan vi går in i kött är det förmodligen värt att utforska skillnaden mellan flytande och solida elektrolytbatterier.

Den batteriteknologi som du är mest bekant med använder en flytande elektrolyt. Dessa batterier finns överallt - från bärbara datorer, mobiltelefoner, smartwatches. Men de har några viktiga nackdelar.

Flytande elektrolytbatterier kräver att varje cell förpackas i ett tätt, hermetiskt förseglat metallhölje. Dessa behövs för säkerhet, men minskar energitätheten och lägger till vikt och storlek.

De är också (relativt) dyra att tillverka, till följd av den komplicerade och snodda tillverkningsprocessen som används vid tillverkningen dem, och det faktum att katoden för de flesta litiumjonbatterier använder koboltoxid - en dyr och miljöfarlig kemikalie förening.

Det är också en fråga om säkerhet. Litiumjonceller är benägna att explodera och överhettas under ogynnsamma förhållanden. Om cellerna överhettas eller är överladdade, till exempel, kan trycket inuti dem byggas upp. Du kan se resultaten i videon nedan. För att göra saken värre är vätskan som används i dessa batterier extremt brandfarlig.

Slutligen, eftersom varje litiumjoncell måste förpackas på ett säkert, hermetiskt förseglat sätt, kan de inte tillverkas tillräckligt små för många tillämpningar.

Men dessa nya batterier från Bosch har inte dessa problem, av ett enkelt skäl: snarare än att använda en flytande elektrolyt, använder de en nanostrukturerad fast polymerelektrolyt.

Om jag kan geka ut ett ögonblick är solida polymerelektrolyter verkligen, riktigt coolt.

Eftersom de inte har någon vätska behöver de inte placeras i säkra, hermetiskt förseglade behållare. Som ett resultat kan fastpolymerelektrolytceller göras så tunna som 0,64 mm. De kan också staplas för att skapa större batteripaket.

Även om Bosch driver denna teknik framåt skapade de inte den. Det har funnits ett tag. I själva verket släppte Mitsubishi en bärbar dator 1998 med ett supertunt massivt polymerbatteri. Pedion kostade 6 000 dollar och var bara 1,84 centimeter tjock, vilket gjorde den ännu mer skonsam än den första generationen Apple Macbook Air.

Men det är inte bara tjocklek. Dessa celler kan vara så breda du vill. De är bara verkligen flexibel. Och eftersom de vanligtvis ligger i foliebehållare kan de rullas och bockas, vilket gör dem perfekt för enheter som har krökta eller oregelbundna former - och för nästa generations flexibla elektronik.

Slutligen, eftersom dessa batterier är i fast tillstånd (vilket betyder att ingen vätska är inblandad), finns det ingen chans att de kan läcka eller ta eld. De är i grunden säkrare. Och de behöver inte använda den giftiga koboltoxiden som en katod. De kan bokstavligen använda vilken metalloxid som helst.

Kort sagt, litiumbatterier i fast tillstånd är fantastiska. Men det finns fortfarande några tekniska utmaningar som vi först måste övervinna.

Löften om Bosch's Tech

De flesta utmaningar som denna batteriteknik står inför kan helt enkelt lösas genom bättre tillverkningsprocesser. Detta är ofta något som kan lösas genom att kasta pengar på problemet tills det så småningom försvinner, som vi har sett med Elon Musks mind-blowing gigafactory Goodbye Power Company: Varför du snart kommer att generera din egen elSolenergi tillåter ren produktion av elektricitet genom att använda en källa som garanterat aldrig kommer att ta slut under vår livstid - solen. Men kommer det någonsin att slå ut kraftföretagen? Läs mer .

Men när den försvinner kommer den att försvinna för gott. Framtida solid-state-batterier kan tillverkas med hjälp av en "avskuren" -process, där det finns plåtar av elektrolyten som bokstavligen är "avskuren". Och som tidigare nämnts, det finns inget behov av en dyr koboltoxidbaserad katod.

En teknisk nackdel är att batterierna bara verkligen fungerar på en obehagligt varm 176ºF, eller cirka 80 ° C. Detta innebär att de potentiellt kan kämpa för att arbeta under kalla förhållanden. Det begränsar också deras potentiella användningar i intima applikationer, som bärbar teknik.

Jag tror att det verkliga löfte om denna teknik är i elbilar. Enligt Bosch kan det potentiellt erbjuda dubbla längden på befintliga batterier, till halva priset. De skulle också väga mycket, mycket mindre. Det nuvarande standard Tesla Model S-batteriet väger cirka 1 200 pund (cirka 540 KG). Dessa nya batterier från Bosch kan potentiellt väga hälften av det, i sin tur ge bättre körsträcka.

Sedan finns det säkerhetsargumentet. Om till exempel ett vätskeelektrolyt-litiumbatteri punkteras i en bilolycka finns det den verkliga risken att det kan explodera. Det har funnits otaliga exempel på dessa, inklusive ett i oktober 2013 där en Tesla Model S fattade eld efter att ha träffat metallskräp i Washington State. Videon av det gick viral och skickade Tesla-lager tumlande:

Sedan finns det exempel på dålig ventilation som har orsakat att batterierna överhettats och följaktligen exploderar eller tar eld. Ett liknande problem grundade hela Boeing 787 Dreamliner-flottan 2013. De tog sig bara till himlen igen för inkomstjänster fyra månader senare.

Eftersom dessa batterier från Bosch är i tillstånd är de i sig säkrare.

Du måste fortfarande vänta men

Dessa batterier är fantastiska. De är mindre, säkrare och enkelt bättre. Men Bosch förväntar sig att de inte kommer att träffa marknaden förrän 2020.

Fram till dess finns det några andra spännande utvecklingar inom batteriteknik att bli glada över. Samsung är det arbetar på ett batteri Nytt Samsung genombrott kan nästan dubbla batterikapacitetenEtt nytt genombrott från Samsung erbjuder enorma ökningar i densiteten hos litiumjonbatterier. Läs mer som använder kiselanoder och erbjuder dubbla kapaciteten.

Samtidigt är Nanyang Technical University of Singapore med användning av titandioxid nanorör Ny batteriteknologi laddas upp på två minuter, varar tjugo årDet finns en ny batteriteknologi i horisonten, och det finns en god chans att det kommer att ändra hur du använder dina enheter Läs mer anoder för att snabba laddningstiderna till två minuter och öka livslängden för ett batteri till tjugo år.

Det finns också grafenteknologi Den senaste datatekniken du måste se för att troKolla in några av de senaste datorteknologierna som är avsedda att förändra världen av elektronik och datorer under de kommande åren. Läs mer , vilket är en av de mest lovande batteriteknologier runt Batteriteknologier som kommer att förändra världenBatteritekniken har vuxit långsammare än andra tekniker och är nu den långa tältstången i ett häpnadsväckande antal industrier. Vad blir framtiden för batteritekniken? Läs mer , liksom radikalt öka beräkningskraften hos de processorer som vi använder.

Spännande tider. Men vad tror du? Tror du att det kommer att ta sig an? Kommer dessa nya batterier att svänga dig till att få en elbil? Låt mig veta i kommentarerna nedan, så ska vi chatta.

Fotokrediter: Motorola mobiltelefonbatteri SNN5749A-kontakt (Uwe Herman)