מהי סוללה מוצק המדינה והם יפתרו בעיות חיי סוללה שלנו?
הטכנולוגיה הניידת היא הגדלת כוח exponentially, אבל הסוללה הסוללה אינה שמירה על. אנו מגיעים לגבולות הפיזיים של עיצובי ליתיום-יון ותרכובות ליתיום-פולימר. הפתרון יכול להיות משהו שנקרא סוללה מצב מוצק.
מהי סוללה של מצב מוצק?
בתכנון קונבנציונאלי של סוללה - לרוב ליתיום-יון - שתי אלקטרודות מתכת מוצקות משמשות עם מלח ליתיום נוזלי הפועל כאלקטרוליט. חלקיקים יוניים נעים מאחד האלקטרודות (הקתודה) אל השני (האנודה) כאשר הסוללה נטענת, ובכיוון הפריקה. מלח אלקטרוליט נוזלי ליתיום הוא המדיום המאפשר תנועה זו. אם ראיתם אי פעם סוללה או נקבצו, "חומצת הסוללה" הנוטפת (או לפעמים מתפוצצת) היא אלקטרוליט נוזלי.
במצב סוללה מוצקה, הן האלקטרודות החיוביות והן השליליות והאלקטרוליט ביניהן הן חתיכות מוצקות של מתכת, סגסוגת או חומר סינתטי אחר. המונח "מצב מוצק" עשוי להזכיר לך כונני נתונים של SSD, וזה לא צירוף מקרים. כונני אחסון של מצב מוצק משתמשים בזיכרון פלאש, שאינו זז, בניגוד לכונן קשיח סטנדרטי, המאחסן נתונים על דיסק מגנטי מסתובב המופעל על ידי מנוע זעיר.
למרות הרעיון של סוללות מצב מוצק כבר בסביבה במשך עשרות שנים, ההתקדמות בפיתוח שלהם רק מתחיל, כיום דרבן על ידי השקעה של חברות אלקטרוניקה, יצרני רכב, וספקים תעשייתיים כללי.
מה עדיף על סוללות מצב מוצק?
סוללות מצב מוצק מבטיחות כמה יתרונות ברורים על פני בני הדודים המלאים לנוזל: חיי סוללה טובים יותר, זמני טעינה מהירים יותר וחוויה בטוחה יותר.
סוללות מצב מוצק דוחסות את האנודה, הקתודה והאלקטרוליט לשלוש שכבות שטוחות במקום להשעות את האלקטרודות באלקטרוליט נוזלי. זה אומר שאתה יכול לעשות אותם קטנים יותר - או לפחות, להחמיא - תוך החזקת כמות האנרגיה כמו סוללה גדולה יותר המבוססת על נוזל. אז, אם אתה מחליף את ליתיום יון או סוללת ליתיום פולימר הטלפון או המחשב הנייד עם סוללה מצב מוצק באותו גודל, זה יקבל תשלום הרבה יותר. לחלופין, אתה יכול לעשות מכשיר שמחזיק את אותו תשלום הרבה יותר קטן או מדלל.
סוללות מצב מוצק הן גם בטוחות יותר, שכן אין נוזלים רעילים, דליקים לשפוך, והם אינם פלט חום כמו סוללות נטענות קונבנציונאלי. כאשר מוחל על סוללות כי החשמל הנוכחי אלקטרוניקה או אפילו מכוניות חשמליות, הם עשויים לטעון הרבה יותר מהר, גם יונים יכול לנוע הרבה יותר מהר מן הקתודה אל האנודה.
על פי המחקר האחרון, סוללה של מצב מוצק יכולה להניב ביצועים גבוהים יותר של סוללות נטענות קונבנציונאליות ב -500% או יותר במונחים של קיבולת, ועומדות בעשירית מהזמן.
מה החסרונות??
בגלל סוללות מצב מוצק הן טכנולוגיה המתעוררים, הם יקרים להפליא לייצר. כל כך יקר, למעשה, כי הם אינם מותקנים בכל האלקטרוניקה הצרכן כיתה הגדולות בזמן הכתיבה. בשנת 2012, אנליסטים בכתב עבור אוניברסיטת פלורידה ניתוח תוכנה וחומרים מתקדמים עיבוד המחלקה העריכו כי תא אופייני הטלפון בגודל סוללה מצב מוצק יעלה כ 15,000 $ לייצור. אחד גדול מספיק כוח מכונית חשמלית יעלה 100,000 דולר.
ביצוע סוללה מצב מוצק גדול מספיק כוח הטלפון שלך עולה אלפי דולרים היום. חלק מכך נובע מכך שכלכלות הגודל אינן קיימות - מאות מיליוני סוללות נטענות נעשות מדי שנה, ולכן עלות הייצור של החומרים והציוד מתפרשת על פני קווי אספקה ענקיים. יש רק כמה חברות ואוניברסיטאות מחקר סוללות מצב מוצק, ולכן העלות לייצר כל אחד הוא אסטרונומי.
נושא נוסף הוא החומרים. בעוד המאפיינים של מתכות שונות, סגסוגות, ומלחים מתכתיים המשמשים סוללות נטענות קונבנציונאלי הוא ידוע, אנחנו לא יודעים כיום הכימי הכימי הרכב האטומי עבור אלקטרוליט מוצק בין אנודות מתכתי וקתודות. המחקר הנוכחי הוא לצמצם את זה, אבל אנחנו צריכים לאסוף נתונים מהימנים יותר לפני שנוכל לאסוף או לסנתז את החומרים ולהשקיע בתהליכי הייצור.
מתי אקבל להשתמש סוללה מצב מוצק?
כמו כל הטכנולוגיה המתעוררים, מנסה להבין מתי תקבל את הידיים על זה ניחושים במקרה הטוב.
זה מעודד כי רבים תאגידים ענקיים להשקיע במחקר צורך להביא סוללות מצב מוצק לשוק הצרכני, אבל ביישן של פריצת דרך משמעותית בעתיד הקרוב, קשה לומר אם תהיה קפיצה גדולה קדימה. לפחות חברת רכב אחת אומרת שהיא תהיה מוכנה לשים מכונית אחת ב -2023, אבל לא מנחשת כמה המכונית הזאת עלולה לעלות. חמש שנים נראה אופטימי מדי; עשר שנים נראה סביר יותר. זה יכול להיות עשרים שנה או יותר לפני החומרים הם התיישבו על תהליך הייצור מפותחים.
אבל כפי שאמרנו בתחילת המאמר, טק הסוללה קונבנציונאלי מתחיל להכות על הקיר. ואין כמו מכירות פוטנציאליים כדי לדרבן על מחקר ופיתוח. זה לפחות מעט (מאוד, מעט מאוד) אפשרי כי ייתכן שתוכל להשתמש גאדג 'ט או לנהוג במכונית מופעל על ידי סוללה מצב מוצק בקרוב.
אשראי תמונה: Soasaras Wongpeth / Shutterstock, דניאל Krason / Shutterstock
