Электромобили постепенно завоевывают автомобильный рынок по всему миру. Было время, когда существовал скептицизм в отношении того, когда на самом деле начнется внедрение электромобилей, но теперь электромобили продаются так хорошо, что производители не могут сделать их в достаточном количестве. Тем не менее, одна серьезная критика, которая преследует электромобили, связана с аккумуляторной технологией.
Хорошая новость заключается в том, что новая технология аккумуляторов находится на подходе, и твердотельные аккумуляторы являются частью этой новой волны аккумуляторных технологий, которая произведет революцию на рынке. Итак, что такое твердотельная батарея и как она улучшит ваш электромобиль?
Что такое твердотельные батареи?
Твердотельные аккумуляторы превосходят традиционные литий-ионные аккумуляторы по всем теоретическим показателям, включая священный Грааль EV: запас хода. Конечно, все это в теории, потому что твердотельные аккумуляторы еще не установлены в серийных автомобилях ни от одного из производителей. крупные автопроизводители, предлагающие электромобили.
Несмотря на это, ажиотаж вокруг твердотельных батарей нарастает, потому что изменения, которые они обещают, действительно революционны. В твердотельных батареях используется твердый электролит, тогда как в традиционных литий-ионных батареях используется жидкий электролит для облегчения движения ионов между положительным и отрицательным электродами батарея.
Это основное отличие является катализатором многих преимуществ твердотельных батарей по сравнению с обычными батареями. Твердотельные батареи также обещают более высокую плотность энергии по сравнению с литий-ионными, означает, что вы можете получить больший запас хода от твердотельной батареи того же размера, что и литий-ионная.
Дополнительная плотность мощности также снижает вес, поскольку вы можете упаковать меньшую и легкую батарею. в транспортное средство, и эта батарея обеспечит вам такую же производительность, как и более тяжелая литий-ионная батарея. батарея. Еще одна вещь, которую следует учитывать, — это преимущества упаковки. Твердотельные батареи занимают меньше места, что позволяет производителям более эффективно упаковывать их, что особенно полезно для высокопроизводительных электромобилей, стремящихся понизить центр масс автомобиля.
Как работают твердотельные батареи?
Ну, с точки зрения батареи, они на самом деле очень похожи на литий-ионные батареи. Они создавать электричество за счет движения ионов между катодом и анодом (или электродами), создавая электрический поток, который можно перенаправить на питание электродвигателя автомобиля. Если ионы текут от положительного электрода (катода) к отрицательному (аноду), батарея заряжается. Если верно обратное, батарея высвобождает энергию.
В традиционных литий-ионных батареях между анодом и катодом находится средний разделительный слой, который предотвращает смешивание электролитов с двух электродов. Но в твердотельных батареях сепаратора нет, потому что электролит на самом деле твердый, что обещает более легкие батареи и лучшую упаковку. Ионы по-прежнему движутся через твердый электролит, но большая плотность твердого электролита обеспечивает большую плотность энергии.
Еще одним преимуществом твердого электролита является меньший риск для безопасности, так как жидкость не выливается, если случайно проколотых в результате несчастного случая, что снижает риск потенциального возгорания из-за возможного воспламенения электролит.
Твердотельные батареи потенциально могут иметь большую плотность энергии, чем обычные литий-ионные батареи, что можно объяснить несколькими причинами. Согласно с Массачусетский технологический институт Новости, одна из основных причин большей плотности энергии твердотельных батарей связана с тем, что эти батареи имеют электрод, изготовленный из чистого металлического лития.
Потенциальный выигрыш в плотности энергии, который обеспечивают твердотельные батареи, связан с тем, что они позволяют использовать чистые металлический литий в качестве одного из электродов, который намного легче, чем используемые в настоящее время электроды, изготовленные из лития. графит.
Катод и электролит в твердотельной батарее являются твердыми, что является еще одним прорывом. что позволяет этим батареям обещать такую удивительную производительность по сравнению с обычными предложения.
Есть ли недостатки у твердотельных аккумуляторов?
Твердотельные батареи звучат идеально, но, конечно, это не так. Есть некоторые вещи, которые следует учитывать при обсуждении твердотельных батарей, и разумно знать, в каком состоянии находится технология в настоящее время.
Чрезвычайно важно отделить потенциал технологии от того, где она фактически находится в своем нынешнем состоянии. Исследования твердотельных аккумуляторов продолжаются, и очевидно, что эта технология не так продвинута, как литий-ионные аккумуляторы, поэтому они недоступны в ваших Tesla, Chevy Bolt или других устройствах.
Одной из основных проблем, которую необходимо решить, является движение ионов через твердый сепаратор. Согласно с Флэш-аккумулятор, сепаратор твердотельной батареи должен работать при высокой температуре, чтобы работать эффективно.
Ионы — это материя, атомы, и поэтому понятно, что они легче движутся в жидкости, в то время как твердое тело (керамический сепаратор) должно иметь особый состав, чтобы ионы могли двигаться свободно.
Уже есть высокопроизводительные сепараторы в этом смысле, но только при высоких температурах, потому что твердые электроды становятся только хорошими проводниками при температуре выше 50 градусов. Это ограничение означает, что полупроводниковая технология по-прежнему почти не используется в реальных транспортных средствах, потому что мы не можем предполагать, что батарея всегда горячая.
Очевидно, что ни одна технология не идеальна с самого начала, и исследования в области твердотельных батарей продолжаются. Существуют и другие недостатки, но для поиска решений этих проблем выделяется много ресурсов.
Технология твердотельных аккумуляторов получает массовую поддержку со стороны автомобильной промышленности, и эти инвестиции ускорят производственную готовность этих аккумуляторов. Модельный ряд электромобилей VW определенно выиграют от этих возможных прорывов в технологии аккумуляторов.
Ожидайте скоро увидеть твердотельные батареи
Производители электромобилей делают ставку на технологию твердотельных аккумуляторов, а автомобильные гиганты вкладывают средства в исследования и разработки технологии твердотельных аккумуляторов только помогут сократить время, необходимое для их получения. рынок.
Твердотельные батареи предлагают слишком много преимуществ по сравнению с традиционными литий-ионными батареями, чтобы их игнорировать. Ожидайте еще много прорывов в технологии твердотельных аккумуляторов в ближайшие годы и массовый толчок к тому, чтобы эти аккумуляторы стали коммерчески жизнеспособными для использования в электромобилях.