Tehnologia mobilă crește putereaexponențial, dar tehnologia bateriei nu se menține. Ajungem la limitele fizice ale proiectelor convenționale de litiu-ion și litiu-polimer. Soluția ar putea fi ceva numit baterie cu stare solidă.
Ce este o baterie cu stare solidă?
Într-un design convențional al bateriei - cel mai frecvention-litiu - doi electrozi metalici solizi sunt folosiți cu o sare de litiu lichidă care acționează ca un electrolit. Particulele ionice se deplasează de la un electrod (catodul) la celălalt (anodul) pe măsură ce bateria se încarcă, iar invers, se descarcă. Electrolitul lichid de sare de litiu este mediul care permite această mișcare. Dacă ați văzut vreodată o corodare a bateriei sau a fost perforat, „acidul bateriei” care se scurge (sau uneori explodează) este electrolitul lichid.
Într-o baterie cu stare solidă, atât pozitiv cât șielectrozii negativi și electrolitul dintre ei sunt bucăți solide de metal, aliaj sau alt material sintetic. Termenul „stare solidă” vă poate aminti de unitățile de date SSD și nu este o coincidență. Unitățile de stocare în stare solidă folosesc memorie flash, care nu se mișcă, spre deosebire de un hard disk standard, care stochează datele de pe un disc magnetic rotitor alimentat de un motor minuscul.
Deși ideea bateriilor cu stare solidă a fostîncoace de zeci de ani, progresele în dezvoltarea lor sunt abia la început, stimulate în prezent de investiții din companii electronice, producători de mașini și furnizori industriali generali.
Ce este mai bine în ceea ce privește bateriile cu stat solid
Bateriile cu stare solidă promit câteva avantaje distincte față de verii lor plini de lichid: durată de viață mai bună a bateriei, timp de încărcare mai rapid și o experiență mai sigură.
Bateriile cu stare solidă comprimă anodul,catod și electrolit în trei straturi plane în loc să suspende electrozii într-un electrolit lichid. Aceasta înseamnă că le puteți face mai mici - sau cel puțin mai flatate - în timp ce dețineți cât mai multă energie ca o baterie mai mare pe bază de lichid. Deci, dacă înlocuiți bateria litiu-ion sau litiu-polimer din telefonul sau laptopul dvs. cu o baterie cu stare solidă de aceeași dimensiune, ar primi o încărcare mult mai lungă. În mod alternativ, puteți face un dispozitiv care deține aceeași încărcare mult mai mic sau mai subțire.
Bateriile cu stare solidă sunt, de asemenea, mai sigurenu există niciun lichid toxic și inflamabil care să se scurgă și nu produc atâta căldură decât bateriile reîncărcabile convenționale. Atunci când sunt aplicate bateriilor care alimentează electronice curente sau chiar mașini electrice, s-ar putea să se încarce mult mai rapid - ioni s-ar putea deplasa mult mai rapid de la catod la anod.
Conform ultimelor cercetări, o baterie cu stare solidă poate depăși bateriile reîncărcabile convenționale cu 500% sau mai mult din punct de vedere al capacității și se poate încărca într-o zecime din timp.
Care sunt dezavantajele?
Deoarece bateriile cu stare solidă sunt în curs de dezvoltaretehnologie, sunt extrem de scumpe de fabricat. De fapt, atât de scump, încât nu sunt instalate în electronice majore de calitate pentru consumatori în momentul scrierii. În 2012, analiștii care scriu pentru departamentul de analiză software și procesare avansată a materialelor de la Universitatea din Florida au estimat că o baterie tipică pentru telefonul mobil cu dimensiuni solide ar costa aproximativ 15.000 USD pentru fabricare. Unul suficient de mare pentru a alimenta o mașină electrică ar costa 100.000 USD.
O parte din acest lucru se datorează faptului că economiile de scarănu sunt în vigoare - sute de milioane de baterii reîncărcabile sunt fabricate în fiecare an chiar acum, astfel încât costurile de fabricație ale materialelor și echipamentelor sunt distribuite pe liniile imense de aprovizionare. Există doar câteva companii și universități care cercetează bateriile în stare solidă, astfel încât costul pentru producerea fiecăreia este astronomic.
O altă problemă o reprezintă materialele. Deși proprietățile diferitelor metale, aliaje și săruri metalice utilizate pentru bateriile reîncărcabile convenționale sunt binecunoscute, în prezent nu cunoaștem cea mai bună compoziție chimică și atomică pentru un electrolit solid între anodi metalici și catode. Cercetările curente se reduc, dar trebuie să adunăm date mai fiabile înainte de a putea aduna sau sintetiza materialele și a investi în procese de fabricație.
Când voi folosi un acumulator cu stare solidă?
La fel ca în cazul tuturor tehnologiilor emergente, încercarea de a descoperi când veți pune mâna pe ea este cel mai bun ghicit.
Încurajează multe corporații enormeinvestesc în cercetarea necesară pentru a aduce bateriile cu stare solidă pe piața de consum, dar timid de un progres major în viitorul imediat, este greu de spus dacă va fi un salt mare înainte. Cel puțin o companie auto spune că va fi gata să introducă una într-un vehicul până în 2023, dar nu crede că ar putea costa această mașină. Cinci ani pare excesiv de optimist; zece ani pare mai probabil. Poate fi trecut de douăzeci de ani sau mai mult până la rezolvarea materialelor și dezvoltarea proceselor de fabricație.
Dar cum am spus la începutul articolului,tehnologia convențională a bateriilor începe să lovească un perete. Și nu există nimic ca vânzările potențiale care să stimuleze cercetarea și dezvoltarea. Este cel puțin ușor (foarte, foarte ușor) posibil să puteți utiliza în curând un gadget sau să conduceți o mașină alimentată de o baterie cu stare solidă.
Credit imagine: Sucharas Wongpeth / Shutterstock, Daniel Krason / Shutterstock
