Μπαταρίες στερεάς κατάστασης .. Μια πολυαναμενόμενη τεχνολογία που θα μπορούσε να αλλάξει τον κόσμο

Φανταστείτε ότι υπάρχει μια τεχνολογία που ανακαλύψαμε πριν από αιώνες και δισεκατομμύρια δολάρια χύνονται στην έρευνα για να επωφεληθούν από αυτήν αλλά δεν… Κινούμαστε μόνο μερικά βήματα προς τον έλεγχο. Είναι οι μπαταρίες, κύριοι, που μπορούν να αλλάξουν τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιούμε διαφορετικές συσκευές, από ηλεκτρικά εργαλεία, παιχνίδια και φορητούς υπολογιστές, έως ιατρικές συσκευές και διαστημόπλοια. Αλλά αυτή η κατάσταση μπορεί να αλλάξει τα επόμενα χρόνια, και η πρόσφατη έρευνα μπορεί να θεωρηθεί μια πολυαναμενόμενη επαναστατική τεχνολογία, και όταν εξαπλώνεται, ο κόσμος μπορεί να αλλάξει προς το καλύτερο και το πιο σημαντικό, θα μας απογαλακτίσει από τα ορυκτά καύσιμα που κατέστρεψαν κόσμος.

η μπαταρία

Οι μπαταρίες είναι συσκευές ικανές να αποθηκεύουν χημική ενέργεια και να τη μετατρέπουν σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω εκφόρτισης και αποτελείται από τέσσερα κύρια μέρη: την κάθοδο, συνδεδεμένη στο θετικό τερματικό, την άνοδο, συνδεδεμένη στο αρνητικό τερματικό, μια ουσία που περιέχει ελεύθερα ιόντα που σχηματίζουν ένα μέσο που διοχετεύει ηλεκτρισμό (ηλεκτρολύτης) και το διαχωριστικό ή τον μονωτή.

Η κάθοδος και η άνοδος είναι τα ηλεκτρόδια, και για να υπάρξει ηλεκτρικό ρεύμα, τα ηλεκτρόνια πρέπει να μετακινούνται από το ένα ηλεκτρόδιο στο άλλο, στην περίπτωση αυτή, τα ηλεκτρόνια περνούν από το αρνητικό ηλεκτρόδιο στο θετικό ηλεκτρόδιο. δύο ηλεκτρόδια, λοιπόν, είναι να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα, επιτρέποντας ηλεκτρολύτης Με τη ροή θετικών ιόντων μεταξύ των ηλεκτροδίων και την εξισορρόπηση της ροής των ηλεκτρονίων, ο διαχωριστής κρατά τα ηλεκτρόδια μακριά και αποτρέπει τυχόν ηλεκτρική επαφή ή προβλήματα που μπορεί να προκύψουν στο κύκλωμα.

μπαταρία στερεάς κατάστασης

Υπάρχει μια σημαντική διαφορά μεταξύ των μπαταριών υγρής κατάστασης, όπως οι μπαταρίες λιθίου που χρησιμοποιούμε αυτήν τη στιγμή στις περισσότερες συσκευές μας και οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης που αναπτύσσονται εντατικά, η οποία είναι (η ουσία που περιέχει ελεύθερα ιόντα και αποτελεί ηλεκτρικά αγώγιμη μέσο) όπου οι υγρές μπαταρίες περιέχουν έναν υγρό ηλεκτρολύτη και επιτρέπουν Ορισμένες ενώσεις στον υγρό ηλεκτρολύτη αναπτύσσουν κρυστάλλους γνωστούς ως δενδρίτες και η υπερφόρτιση μπορεί να οδηγήσει σε συσσώρευση κρυστάλλων στην άνοδο και έπειτα σε επαφή με την κάθοδο, η οποία κατά συνέπεια οδηγεί σε επικίνδυνες εκρήξεις, σε αντίθεση με το στερεό- δηλώστε τις μπαταρίες που χρησιμοποιούμε αυτήν τη στιγμή, οι οποίες περιλαμβάνουν έναν ηλεκτρολύτη στερεού τύπου, ο οποίος αποτρέπει την ανάπτυξη αυτών των επιβλαβών δενδριτών καθώς η στερεή μπαταρία έχει υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, χαμηλότερους κινδύνους πυρκαγιάς και έκρηξης, καταλαμβάνει λιγότερο χώρο και είναι σε θέση να λειτουργεί σε διαφορετικές θερμοκρασίες χωρίς κανένα πρόβλημα.

Ανάπτυξη τεχνολογίας στερεών μπαταριών

Οι περισσότερες εταιρείες αυτοκινήτων επιδιώκουν να στραφούν σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα και είναι ο μεγαλύτερος δικαιούχος της ανάπτυξης της τεχνολογίας στερεών μπαταριών. Η μπαταρία θεωρείται το αδύναμο σημείο των ηλεκτρικών αυτοκινήτων επειδή καθιστά το εύρος λειτουργίας της σύντομο σε σύγκριση με τα παραδοσιακά αυτοκίνητα, τα οποία έχουν μια γκάμα είναι πολλές φορές το ηλεκτρικό αυτοκίνητο που μπορεί να φτάσει και η μέση εμβέλεια ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου είναι από 250 έως 300 μίλια (402 έως 483 χλμ.) με πλήρη φόρτιση και χρειάζονται 17 έως 450 ώρες για να φορτιστεί πλήρως ένα όχημα ανάλογα με το αν το το όχημα φορτίζεται σε ένα σταθμό ή χρησιμοποιεί μια πρίζα στο σπίτι, ωστόσο, η δημοτικότητα των ηλεκτρικών οχημάτων αναμένεται να συνεχίσει να αυξάνεται για να κυριαρχήσει τελικά. Στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας, αλλά για να κυριαρχήσουν στην αγορά, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα πρέπει να επεκτείνουν το εύρος τους στο τουλάχιστον 724 μίλια (XNUMX χλμ.) και παραμένουν προσιτά για τον καταναλωτή.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η Volkswagen, η Ford, η BMW, η Hyundai, η Toyota και ακόμη και ο ιδρυτής της Microsoft, Bill Gates, έχουν επενδύσει δισεκατομμύρια δολάρια στην έρευνα για την ανάπτυξη στερεάς μπαταρίας και η εταιρεία που υποστηρίζεται από το Bill Gates γνωστή ως QuantumScape κατασκευάζει συμπαγείς μπαταρίες με κεραμικά στρώματα ικανά να λειτουργούν σε διαφορετικά θερμοκρασίες, ενώ η Toyota σκοπεύει να κυκλοφορήσει περιορισμένο αριθμό αυτοκινήτων εξοπλισμένων με στερεές μπαταρίες έως το 2025.

Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης έχουν μέγεθος κόκκου ρυζιού

Επιπλέον, ο βραβευμένος με Νόμπελ φυσικός και εφευρέτης της μπαταρίας λιθίου και της μνήμης που χρησιμοποιείται σε υπολογιστές, «Τζον ΓκούντονοΈνα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για μια συμπαγή γυάλινη-κεραμική μπαταρία που είναι σταθερή, μη εύφλεκτη, παρέχει ταχύτερη φόρτιση και μπορεί να αποθηκεύσει τρεις φορές περισσότερη ενέργεια από τη γνωστή μπαταρία ιόντων λιθίου. Αυτό επιτεύχθηκε με την προσθήκη νατρίου ή λιθίου για το σχηματισμό ενός ηλεκτροδίου στην μπαταρία Και το πιο σημαντικό, είναι προσιτό και μπορεί να διαρκέσει περισσότερο. Έχει 2000 κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης και λειτουργεί σε εύρος θερμοκρασιών μεταξύ -4 ° F και 140 ° F (-20 ° C και 60 ° C).

Η Samsung λειτουργεί με στερεές μπαταρίες

 Αν κοιτάξουμε τις εξελίξεις αυτό Επιτεύχθηκε από τη Samsung Στον τομέα των μπαταριών στερεάς κατάστασης, πιστεύουμε ότι είναι σε θέση να αναπτύξουν μια μπαταρία που μπορεί να φορτιστεί και να αποφορτιστεί περισσότερες από 1000 φορές με εύρος 500 μιλίων (805 km) ανά φόρτιση, με διάρκεια ζωής 500000 μίλια, ενώ να είναι σε θέση να λειτουργεί αποτελεσματικά σε ακραίες θερμοκρασίες.

Τέλος, οι μεγάλες εταιρείες συνεργάζονται στον τομέα της έρευνας και ανάπτυξης, έτσι ώστε η μπαταρία στερεάς κατάστασης να είναι εφικτή και μπορούμε να την δούμε αρκετά χρόνια από τώρα, αλλά όταν εμφανιστεί, θα κάνει μια άνθηση σε όλα, επειδή δεν είναι μόνο αξιόπιστα σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα, αλλά θα είναι σε όλα ξεκινώντας από ιατρικές συσκευές, smartphone, ακόμη και διαστημόπλοια.

Πηγή:

medium