فناوری باتری طی سالهای گذشته مسیری طولانی را طی کرده است. ابزارهایی مانند هواپیماهای بدون سرنشین و تلفن های هوشمند بدون فناوری پیشرفته و پیشرفته باتری غیر عملی خواهند بود.
با این حال ، باتری ها همیشه می توانند بهتر باشند!
به نظر می رسد باتری های حالت جامد پیشرفت بزرگ بعدی هستند و محصولاتی که از آنها استفاده می کنند گوشه و کنار هستند. این به این معنی است که اکنون زمان مناسب برای آشنایی با مهمترین و مهمترین آنها است.
"حالت جامد" به چه معناست؟
این که آیا این یک باتری اتومبیل اسید سرب ، یکبار مصرف قلیایی یا باتری های لیتیوم پلیمر در تلفن است ، همه آنها از الکترولیت مایع استفاده می کنند. الکترولیت ماده رسانایی است که دو ترمینال داخلی باتری را به هم متصل می کند. الکترونها از طریق الکترولیت جریان می یابند ، این اجازه را می دهد تا باتری بار الکتریکی ایجاد کند یا آن را تخلیه کند.
یک باتری حالت جامد ، به جای الکترولیت مایع سنتی ، از یک الکترولیت جامد استفاده می کند. این تنها تفاوت اساسی بین دو فناوری باتری است. به نظر کافی ساده می آید ، اما مهندسان و دانشمندان دهه ها در تلاشند تا ماده جامدی را تولید کنند که بتواند به عنوان الکترولیت عمل کند.
سختی باتری های حالت جامد چیست؟
مواد مختلفی مانند سرامیک ها و فلزات لیتیوم به عنوان الکترولیت های حالت جامد پتانسیل بالایی را ارائه می دهند. مسئله این است که رویکرد سرامیکی منجر به عملکرد ضعیف باتری شده است. فلزات لیتیوم امیدوار کننده هستند ، اما یک نقص مهلک دارند. با شارژ و تخلیه باتری ، دندریت های فلزی از طریق الکترولیت رشد می کنند. باتری می تواند اتصال کوتاه کرده و به یک خطر تبدیل شود.
یافتن راه حل های عملی و مقرون به صرفه برای این مسائل ، ماموریت چندین شرکت و تیم تحقیقاتی طی چند سال گذشته بوده است. اکنون کار در شرف نتیجه است.
چرا این همه دردسر را پشت سر می گذارید؟ بیایید مزایایی را که باتری های حالت جامد نسبت به باتری های سنتی وعده می دهند بررسی کنیم.
ایمنی
باتری ها مقدار زیادی انرژی را ذخیره می کنند و همیشه این خطر وجود دارد که این انرژی به صورت غیرقابل کنترل آزاد شود. . وقتی این اتفاق می افتد ، می تواند به معنای آتش سوزی ، انفجار و سایر نتایج ناخواسته باشد. با فرض حل شدن مسئله دندریت ، باتری های حالت جامد قول می دهند ایمن تر و پایدارتر باشند. یک چیز ، آنها قابل اشتعال نیستند ، بنابراین آتش سوزی باتری باید از گذشته باشد.
این فقط برای وسایل نقلیه الکتریکی مانند ماشین و هواپیماهای بدون سرنشین مهم نیست ، بلکه همچنین برای وسایل الکترونیکی شخصی مانند تلفن های هوشمند و لپ تاپ ها. بسیاری از افراد هر ساله بر اثر آتش سوزی باتری در وسایل الکترونیکی خود آسیب می بینند. در نتیجه کل خانه ها به آتش کشیده شده اند!
سرعت شارژ
باتری های لیتیوم مدرن می توانند با سرعت چشمگیر شارژ کنید باشند ، اما پر کردن آنها هنوز زمان زیادی می برد. بالا قبل از اینکه همه چیز به پهلو برود ، می توانید مقدار انرژی را در باتری یونی لیتیوم ریختید. باتری های حالت جامد قول می دهند شش برابر سریعتر از باتری هایی که در حال حاضر استفاده می کنیم ، شارژ شوند. این به این معنی است که تلفن خود را در مدت پنج دقیقه از حالت خالی به حالت کامل شارژ کنید یا شارژ ماشین الکتریکی تا 80٪ در 15.
ظرفیت و اندازه انرژی
در حال حاضر باتری های یون لیتیوم بیشترین چگالی انرژی را نسبت به انواع باتری های فروخته شده به مردم دارند. هنوز هم چگالی آن چند برابر کمتر از بنزین است. در حالی که باتری های حالت جامد ، باتری ها را با گاز هم تراز نمی کنند ، اما نوید می دهند که چگالی انرژی را بیش از دو برابر کنند.
به عبارت دیگر ، اگر باتری گوشی خود را با استفاده از مدل حالت جامد عوض می کنید ، از نظر تئوری می تواند بدون افزایش اندازه دو برابر بیشتر کار کند. این یکی دیگر از نقاط فروش بزرگ وسایل نقلیه الکتریکی است که به دلیل اضطراب در محدوده ، محبوبیت چندانی ندارند.
طول عمر و دوام
بیشتر باتری های یونی لیتیوم فعلی شروع می شوند برای تخریب پس از حدود 500 چرخه شارژ کامل. پس از آن مرحله باتری شروع به از دست دادن ظرفیت خود می کند تا جایی که به سختی بتواند شارژ را تحمل کند. در تلفن های هوشمند که اکنون تمایل به داشتن باتری های مهر و موم شده دارند ، این باعث می شود که طول عمر دستگاه محدود شود. باتری های حالت جامد نوید می دهند که این حد را بسیار افزایش می دهند. به اندازه پنج برابر
بنابراین ، اگر یک باتری تلفن معمول استفاده روزانه پس از دو تا سه سال ممکن است شروع به تخریب کند ، یک باتری حالت جامد با ظرفیت نامی خود تا پانزده سال باقی می ماند. در اتومبیل های برقی ، که تعویض باتری بسیار پرهزینه است ، این می تواند تأثیر چشمگیری در هزینه مالکیت این کلاس از وسایل نقلیه داشته باشد.
نقاط ضعف باتری حالت جامد
اگر همه اینها برای درست به نظر می رسد ، چند نکته مهم در مورد فناوری وجود دارد. برخی از اینها هنوز باید حل شود قبل از دستیابی گسترده به فناوری باتری حالت جامد.
چه زمانی می توانید باتری های حالت جامد خریداری کنید؟
چند شرکت مانند قدرت جامد و QuantumScape وجود دارد که ادعا می کنند در راس برنامه های باتری حالت جامد تجاری هستند.
تویوتا قصد دارد وسایل نقلیه برقی باتری حالت جامد را برای فروش از <8>8خریداری کند. Solid Power و QuantumScape به ترتیب تولید باتری برای وسایل نقلیه در سال 2022 و 2024 را هدف قرار داده اند. این بدان معنی است که در چند سال آینده می توانیم در آغاز دور باتری درست عمل کنیم.
این قبل از آن است که ما حتی به امکاناتی که در اثر استفاده از گرافن بدست آمده است ، بپردازیم. این ماده شگفت انگیز نوید باتری های بهتر را می دهد ، خواه الکترولیت مایع یا جامد در خود داشته باشند. دریافت گرافن برای توپ بازی بیش از آنچه انتظار می رفت از دانشمندان و مهندسان دور مانده است ، اما شما می توانید همین حالا یک پاوربانک گرافن ترکیبی بخرید. به راستی ، آینده در اینجا است.