Elbiler tar sakte over bilmarkedet over hele verden. Det var en tid da skepsis florerte med hensyn til når EV-adopsjon faktisk ville ta av, men nå selger elbiler så godt at produsentene ikke kan lage nok av dem. En stor kritikk som har plaget elbiler dreier seg imidlertid om batteriteknologi.
Den gode nyheten er at ny batteriteknologi er på vei, og solid-state batterier er en del av denne nye bølgen av batteriteknologi som vil revolusjonere markedet. Så, hva er et solid-state batteri, og hvordan vil det forbedre elbilen din?
Hva er Solid State-batterier?
Solid state-batterier overgår tradisjonelle litium-ion-batterier i alle teoretiske beregninger, inkludert EV hellige gral:-området. Selvfølgelig er alt dette i teorien fordi solid state-batterier ennå ikke er installert i et produksjonskjøretøy fra noen av store bilprodusenter som tilbyr elbiler.
Uansett bygger hypen rundt solid-state-batterier fordi endringene de lover er virkelig revolusjonerende. Solid-state-batterier har en solid elektrolytt, mens tradisjonelle litium-ion-batterier bruker en flytende elektrolytt for å hjelpe til med bevegelsen av ioner mellom de positive og negative elektroder batteri.
Denne store forskjellen er katalysatoren for mange fordeler solid state-batterier har fremfor konvensjonelle batterier. Solid-state-batterier lover også overlegen energitetthet sammenlignet med litium-ion, som hos lekmann termer betyr at du kan få større rekkevidde ut av et solid-state-batteri av samme størrelse som et litium-ion.
Den ekstra strømtettheten reduserer også vekten fordi du kan pakke et mindre og lettere batteri inn i et kjøretøy, og det batteriet vil gi deg samme ytelse som et tyngre litiumion batteri. En annen ting å vurdere er emballasjefordeler. Solid-state-batterier tar opp mindre plass, noe som gjør at produsentene kan pakke dem mer effektivt, spesielt gunstig for ytelses-EV-er som ønsker å senke kjøretøyets massesenter.
Hvordan fungerer solid-state batterier?
Vel, når det gjelder å være et batteri, er de faktisk ganske like litium-ion-batterier. De skape elektrisitet gjennom bevegelser av ioner mellom katoden og anoden (eller elektrodene), og skaper en elektrisk strøm som kan omdirigeres for å drive kjøretøyets elektriske motor. Hvis ioner strømmer fra den positive elektroden (katoden) til den negative (anoden), lades batteriet. Hvis det motsatte er sant, avgir batteriet energi.
I tradisjonelle litium-ion-batterier danner anoden og katoden et midtseparerende lag, som forhindrer at elektrolyttene fra de to elektrodene blandes. Men i solid-state-batterier er separatoren ikke til stede fordi elektrolytten faktisk er solid, og lover lettere batterier og bedre emballasje. Ioner beveger seg fortsatt gjennom den faste elektrolytten, men den større tettheten til den faste elektrolytten er det som gir større energitetthet.
En annen fordel med den faste elektrolytten er færre sikkerhetsrisikoer siden det ikke er væske å søle ut hvis ved et uhell punktert i en ulykke, noe som reduserer risikoen for potensielle branner fra en mulig brannfarlig elektrolytt.
Solid state-batterier kan potensielt ha en større energitetthet enn vanlige litium-ion-batterier, noe som kan tilskrives flere årsaker. I følge MIT Nyheter, en av hovedårsakene til solid-state-batteriers større energitetthet kommer fra det faktum at disse batteriene har en elektrode laget av rent litiummetall.
De potensielle gevinstene i energitetthet som solid state-batterier gir kommer fra det faktum at de muliggjør bruk av rene litiummetall som en av elektrodene, som er mye lettere enn de for tiden brukte elektrodene laget av litiuminfundert grafitt.
Katoden og elektrolytten er begge solide i et solid-state batteri, som er et annet gjennombrudd som gjør at disse batteriene lover så utrolig ytelse sammenlignet med konvensjonelle tilbud.
Er det noen ulemper med solid-state batterier?
Solid-state batterier høres perfekt ut, men det er de selvfølgelig ikke. Det er noen ting å vurdere når man diskuterer solid state-batterier, og det er lurt å vite hvor teknologien står for øyeblikket.
Å skille potensialet til teknologien fra der den faktisk er i sin nåværende tilstand er av største betydning. Solid-state batteriforskning pågår, og teknologien er åpenbart ikke så avansert som litium-ion-batterier, og det er grunnen til at de ikke er tilgjengelige i din Tesla, Chevy Bolt eller på annen måte.
Et av de største problemene som må overvinnes er bevegelsen av ioner gjennom den faste separatoren. I følge Flash batteri, må solid-state-batteriets separator operere ved høy temperatur for å fungere effektivt.
Ioner er materie, atomer, og det er derfor fornuftig at de beveger seg lettere i en væske, mens et fast stoff (en keramisk separator) må ha en spesiell sammensetning for å kunne la ioner bevege seg fritt.
Det finnes allerede høyytelses separatorer i denne forstand, men bare ved høye temperaturer, fordi solide elektroder bare blir gode ledere ved temperaturer over 50 grader. Denne grensen betyr at solid-state-teknologi fortsatt nesten ikke brukes i ekte kjøretøy, fordi vi ikke kan anta at batteriet alltid er varmt
Det er klart at ingen teknologi er perfekt fra starten, og forskning pågår innen solid-state-batterier. Det finnes andre ulemper, men det brukes mye ressurser på å finne løsninger på disse problemene.
Solid-state batteriteknologi får massiv støtte fra bilindustrien, og disse investeringene vil akselerere produksjonsberedskapen til disse batteriene. VWs EV-utvalg vil definitivt dra nytte av disse mulige gjennombruddene innen batteriteknologi.
Forvent å se solid-state batterier snart
EV-produsenter satser på solid-state batteriteknologi, og bilgiganter forplikter midler til forskning og utvikling av solid-state batteriteknologi vil bare bidra til å akselerere tiden det tar å få dem til marked.
Solid-state-batterier gir alt for mange fordeler sammenlignet med tradisjonelle litium-ion-batterier til å ignorere. Forvent mange flere gjennombrudd innen solid-state batteriteknologi i de kommende årene og et massivt løft for å få disse batteriene til kommersiell levedyktighet for bruk i elbiler.
