Solid-state batterijen.. Een langverwachte technologie die de wereld zou kunnen veranderen

Stel je voor dat er een technologie is die we eeuwen geleden hebben ontdekt en dat er miljarden dollars in onderzoek worden gestoken om er gebruik van te maken, maar die nog niet... We verplaatsen maar een paar stappen om het te beheersen. Het zijn de batterijen, heren, die de manier waarop we verschillende apparaten gebruiken kunnen veranderen, van elektrisch gereedschap, speelgoed en laptops tot medische apparaten en ruimtevaartuigen. Maar deze situatie kan de komende jaren veranderen, en recent onderzoek kan worden beschouwd als een langverwachte revolutionaire technologie, en wanneer het zich verspreidt, kan de wereld ten goede veranderen en, belangrijker nog, het zal ons ontdoen van de fossiele brandstoffen die onze wereld.

de batterij

Batterijen zijn apparaten die chemische energie kunnen opslaan en omzetten in elektrische energie door middel van een ontlading, en het bestaat uit vier hoofdonderdelen: de kathode, verbonden met de positieve pool, de anode, verbonden met de negatieve pool, een stof die vrije ionen bevat die vormen een medium dat elektriciteit geleidt (elektrolyt), en de separator of isolator.

De kathode en de anode zijn de elektroden en om een ​​elektrische stroom te laten ontstaan, moeten de elektronen van de ene elektrode naar de andere gaan, in dit geval worden de elektronen van de negatieve elektrode naar de positieve elektrode geleid. twee elektroden is dan om elektrische stroom te produceren, waardoor elektrolyt Door positieve ionen tussen de elektroden te laten stromen en de stroom van elektronen in evenwicht te houden, houdt de separator de elektroden weg en voorkomt elektrisch contact of problemen die zich in het circuit kunnen voordoen.

solid-state batterij

Er is één belangrijk verschil tussen liquid-state-batterijen, zoals de lithiumbatterijen die we momenteel in de meeste van onze apparaten gebruiken, en solid-state-batterijen die momenteel intensief worden ontwikkeld, namelijk (de stof die vrije ionen bevat en een elektrisch geleidende medium) waar vloeibare batterijen een vloeibare elektrolyt bevatten en toestaan. Sommige verbindingen in de vloeibare elektrolyt vormen kristallen die bekend staan ​​als dendrieten, en overladen kan ertoe leiden dat kristallen zich ophopen op de anode en vervolgens in contact komen met de kathode, wat vervolgens leidt tot gevaarlijke explosies, in tegenstelling tot vaste- staatsbatterijen die we momenteel gebruiken, waaronder een elektrolyt van het vaste type, die de groei van deze schadelijke dendrieten voorkomt, omdat de vaste batterij een hogere energiedichtheid heeft, minder brand- en explosiegevaar inneemt, minder ruimte inneemt en bij verschillende temperaturen kan werken zonder enig probleem.

Ontwikkeling van solide batterijtechnologie

De meeste autobedrijven proberen over te stappen op elektrische auto's, en zij profiteren het meest van de ontwikkeling van solide batterijtechnologie. De batterij wordt beschouwd als het zwakke punt van elektrische auto's, omdat het een kortere actieradius heeft in vergelijking met traditionele auto's, die een bereik hebben dat is vele malen wat elektrische auto's kunnen bereiken, en het gemiddelde bereik van een elektrische auto is van 250 tot 300 mijl (402 tot 483 km) op een volledige lading en het volledig opladen van een voertuig duurt tussen de 17 en 450 uur, afhankelijk van of de voertuig wordt opgeladen bij een station of gebruikt een stopcontact thuis, maar de verwachting is dat de populariteit van elektrische voertuigen zal blijven groeien om uiteindelijk te domineren. In de automobielsector, maar om de markt te domineren, moeten elektrische auto's hun actieradius uitbreiden tot ten minste 724 mijl (XNUMX km) en betaalbaar blijven voor de consument.

Daarom hebben Volkswagen, Ford, BMW, Hyundai, Toyota en zelfs Microsoft-oprichter Bill Gates miljarden dollars geïnvesteerd in onderzoek om solide batterijen te ontwikkelen, en het door Bill Gates gesteunde bedrijf dat bekend staat als QuantumScape, produceert solide batterijen met keramische lagen die op verschillende temperaturen, terwijl Toyota van plan is om tegen 2025 een beperkt aantal auto's met solid-state batterijen op de markt te brengen.

Solid state batterijen ter grootte van een rijstkorrel

Bovendien, de Nobelprijswinnende natuurkundige en uitvinder van de lithiumbatterij en het geheugen dat in computers wordt gebruikt, "John GoodenoughEen patent voor een solide glaskeramische batterij die stabiel, onbrandbaar is, sneller oplaadt en drie keer meer energie kan opslaan dan de bekende lithium-ionbatterij Dit werd bereikt door natrium of lithium toe te voegen om een ​​elektrode in de batterij te vormen en het belangrijkste is dat hij betaalbaar is en langer meegaat. Hij heeft 2000 laad- en ontlaadcycli en werkt in een temperatuurbereik tussen -4 °F en 140 °F (-20 °C en 60 °C).

Samsung werkt op vaste batterijen

 Als we kijken naar de ontwikkelingen die Bereikt door Samsung Op het gebied van solid-state batterijen zijn we van mening dat ze een batterij kunnen ontwikkelen die meer dan 1000 keer kan worden opgeladen en ontladen met een bereik van 500 km per lading, met een levensduur van 805 mijl, terwijl efficiënt kunnen werken bij extreme temperaturen.

Ten slotte werken de grote bedrijven samen op het gebied van onderzoek en ontwikkeling, zodat de solid-state batterij binnen ons bereik komt, en we kunnen hem over enkele jaren zien, maar wanneer hij verschijnt, zal hij alles revolutionair veranderen, want het is niet alleen betrouwbaar in elektrische auto's, maar zal in alles zijn, van medische apparaten, smartphones en zelfs ruimtevaartuigen.

Bron:

Medium