Det nye solid state-batteriet dobler elbilområdet

Annonse

Batteriteknologien går fremover tilsynelatende ustoppelig.

Det føles som hver måned, vi skriver om en ny utvikling eller annen, med potensial til å få til ultralange utholdenhetsceller. Vi blir begeistret for mulighetene disse gir oss, som elektriske biler 6 elbiler du faktisk kan ha råd tilTror du ikke har råd til en elbil? Feil. Disse seks bilene viser hvor rimelige elbiler har blitt. Les mer som ikke bare er levedyktige, men også rimelig.

Som disse nye batteriene fra tysk elektronikk som produserer titan, Bosch. Ikke bare kan de vare lenger, men de kan også potensielt se elbiler reise doble rekkevidden på samme ladning.

Velkommen til den spennende verdenen av faststoff-litiumionbatterier.

De unike fordelene ved disse batteriene

Så før vi setter oss inn i kjøtt av saken, er det sannsynligvis verdt å utforske forskjellen mellom flytende og faste elektrolyttbatterier.

Batteriteknologien du er mest kjent med, bruker en flytende elektrolytt. Disse batteriene finner du hvor som helst - fra bærbare datamaskiner, til mobiltelefoner, til smartur. Men de har noen viktige ulemper.

Flytende elektrolyttbatterier krever at hver celle er pakket i en tett, hermetisk forseglet metallkasse. Disse er nødvendige for sikkerheten, men reduserer energitettheten og legger vekt og størrelse.

De er også (relativt) dyre å produsere, som et resultat av den kompliserte og innviklede produksjonsprosessen som ble brukt i produksjonen dem, og det faktum at katoden til de fleste litiumionbatterier bruker koboltoksyd - et dyrt og miljøgifter forbindelse.

Det er også et spørsmål om sikkerhet. Litium-ion-celler er utsatt for eksplosjon og overoppheting under ugunstige forhold. Hvis cellene overopphetes eller er for store, for eksempel kan trykket inni dem bygge seg opp. Du kan se resultatene i videoen nedenfor. For å gjøre vondt verre, er væsken som brukes i disse batteriene ekstremt brannfarlig.

Til slutt, fordi hver litium-ion-celle må pakkes på en sikker, hermetisk forseglet måte, kan de ikke produseres små nok til mange bruksområder.

Men disse nye batteriene fra Bosch har ikke disse problemene, av en enkel grunn: snarere enn å bruke en flytende elektrolytt, bruker de en nanostrukturert solid polymerelektrolytt.

Hvis jeg kanskje nisser et øyeblikk, er solide polymerelektrolytter virkelig, veldig kult.

Fordi de ikke har noen væske, trenger de ikke å være plassert i sikre, hermetisk forseglede containere. Som et resultat kan faste polymer-elektrolyttceller fremstilles så tynne som 0,64 mm. De kan også stables for å lage større batteripakker.

Selv om Bosch presser denne teknologien frem, opprettet de ikke den. Det har eksistert en stund. Faktisk ga Mitsubishi ut en bærbar PC i 1998 med et supertynt, solid polymerbatteri. Pedion kostet 6000 dollar og var bare 1,84 centimeter tykk, noe som gjorde den enda mer behagelig enn den første generasjonen Apple Macbook Air.

Men det er ikke bare tykkelse. Disse cellene kan være så brede som du vil. De er bare egentlig fleksibel. Og fordi de ofte er plassert i folie-containere, kan de rulles og bøyes, og gjør dem til ideell for enheter som kommer i buede eller uregelmessige former - og for neste generasjons fleksible elektronikk.

Til slutt, fordi disse batteriene er i faststoff (betyr ingen væske involvert), er det ingen sjanse for at de kan lekke eller ta fyr. De er grunnleggende tryggere. Og de trenger ikke å bruke det giftige koboltoksidet som en katode. De kan bokstavelig talt bruke hvilken som helst metalloksyd.

Kort sagt, litiumbatterier i solid tilstand er kjempebra. Men det er fortsatt noen få teknologiske utfordringer vi først må overvinne.

Løftet om Bosch's Tech

De fleste utfordringene som denne batteriteknologien står overfor, kan ganske enkelt løses gjennom bedre produksjonsprosesser. Dette er ofte noe som kan løses ved å kaste penger på problemet til det til slutt forsvinner, slik vi har sett med Elon Musks sinnblåsende gigafactory Goodbye Power Company: Hvorfor du snart produserer din egen strømSolenergi tillater ren produksjon av elektrisitet ved å bruke en kilde som garantert aldri vil gå tom i vår levetid - solen. Men vil det noen gang slå ut kraftselskapene? Les mer .

Men når den går bort, vil den forsvinne for godt. Fremtidige solid-state-batterier kan produseres ved hjelp av en ‘cut-off’ prosess, der det er ark med elektrolytten som bokstavelig talt er ‘kuttet bort’. Og som tidligere nevnt, er det ikke behov for en dyr koboltoksydbasert katode.

En teknologisk ulempe er at batteriene bare virkelig fungerer på en ubehagelig varm temperatur på 176 ºF, eller omtrent 80 ºC. Dette betyr at de potensielt kan slite med å jobbe under kalde forhold. Det begrenser også potensielle bruksområder i intime applikasjoner, som bærbar teknologi.

Det virkelige løftet om denne teknologien, føler jeg, er i elbiler. I følge Bosch kan det potensielt tilby dobbelt så lang batterilengde som til den halve prisen. De ville også veie mye, mye mindre. Det nåværende standard Tesla Model S-batteriet veier cirka 1200 kilo. Disse nye batteriene fra Bosch kan potensielt veie halvparten av det, og dermed gi bedre milage.

Så er det sikkerhetsargumentet. Hvis et flytende-elektrolytt litiumbatteri blir punktert i en bilulykke, er det den reelle risikoen for at den kan eksplodere. Det har vært utallige eksempler på disse, inkludert et i oktober 2013 der en Tesla Model S tok fyr etter å ha truffet metallrester i Washington State. Videoen av det gikk viralt, og sendte Tesla-lager tumbling:

Så er det eksempler på at dårlig ventilasjon har fått batteriene til å overopphetes, og deretter følgelig eksplodere eller ta fyr. Et lignende problem grunnla hele Boeing 787 Dreamliner-flåten i 2013. De tok bare til himmelen igjen for inntektstjenester fire måneder senere.

Fordi disse batteriene fra Bosch er i solid tilstand, er de iboende tryggere.

Du må fremdeles vente selv

Disse batteriene er fantastiske. De er mindre, tryggere og ganske enkelt bedre. Men Bosch regner med at de ikke kommer til å treffe markedet før i 2020.

Inntil da er det noen andre spennende utviklinger innen batteriteknikk å bli begeistret for. Samsung er arbeider på et batteri Nytt gjennombrudd av Samsung kunne nesten dobbelt batterikapasitetEt nytt gjennombrudd fra Samsung gir enorme økninger i tettheten av litium-ion-batterier. Les mer som bruker silisiumanoder, og tilbyr dobbelt så stor kapasitet.

I mellomtiden er Nanyang tekniske universitet i Singapore ved bruk av titandioksid nanorør Ny batteriteknologi lades om to minutter, varer 20 årDet er en ny batteriteknologi i horisonten, og det er en god sjanse for at den kommer til å endre måten du bruker enhetene dine på Les mer anoder for å øke ladetidene til to minutter, og øke levetiden til et batteri til tjue år.

Det er det også grafenteknologi Den siste datateknologien du må se for å troSjekk ut noen av de nyeste datateknologiene som er ment å transformere elektronikken og PC-verdenen de neste årene. Les mer , som er en av de mest lovende batteriteknologier rundt Batteriteknologier som kommer til å forandre verdenBatteriteknologi har vokst saktere enn andre teknologier, og er nå den lange teltstangen i et svimlende antall bransjer. Hva blir fremtiden for batteriteknologi? Les mer , samt øke beregningskraften til prosessorene vi bruker radikalt.

Spennende tider. Men hva tror du? Tror du det kommer til å ta tak? Vil disse nye batteriene svinge deg til å skaffe deg en elbil? Gi meg beskjed i kommentarene nedenfor, så tar vi en prat.

Fotokreditter: Motorola mobiltelefonbatteri SNN5749A-kontakt (Uwe Herman)