Baterie półprzewodnikowe… Długo oczekiwana technologia, która może zmienić świat

Wyobraź sobie, że istnieje technologia, którą odkryliśmy wieki temu i miliardy dolarów są przeznaczane na badania, aby z niej skorzystać, ale nie… Przechodzimy tylko kilka kroków w kierunku kontrolowania go. To baterie, panowie, mogą zmienić sposób, w jaki korzystamy z różnych urządzeń, od elektronarzędzi, zabawek i laptopów po urządzenia medyczne i statki kosmiczne. Ale ta sytuacja może się zmienić w nadchodzących latach, a ostatnie badania można uznać za długo oczekiwaną rewolucyjną technologię, a kiedy się rozprzestrzenią, świat może zmienić się na lepsze i co ważniejsze, odsunie nas od paliw kopalnych, które zniszczyły nasze świat.

bateria

Baterie to urządzenia zdolne do przechowywania energii chemicznej i przekształcania jej w energię elektryczną poprzez wyładowanie i składają się z czterech głównych części: katody połączonej z zaciskiem dodatnim, anody połączonej z zaciskiem ujemnym, substancji zawierającej wolne jony, która tworzą medium przewodzące prąd (elektrolit) oraz separator lub izolator.

Katoda i anoda są elektrodami i aby mógł wystąpić prąd elektryczny, elektrony muszą przemieszczać się z jednej elektrody na drugą, w tym przypadku elektrony przechodzą z elektrody ujemnej do elektrody dodatniej, więc rola dwie elektrody mają wytwarzać prąd elektryczny, co pozwala elektrolit Przepuszczając jony dodatnie między elektrodami i równoważąc przepływ elektronów, separator utrzymuje elektrody z dala i zapobiega wszelkim kontaktom elektrycznym lub problemom, które mogą wystąpić w obwodzie.

bateria półprzewodnikowa

Istnieje jedna istotna różnica między bateriami ciekłymi, takimi jak baterie litowe, których obecnie używamy w większości naszych urządzeń, a bateriami półprzewodnikowymi, które są obecnie intensywnie rozwijane, a mianowicie (substancja, która zawiera wolne jony i stanowi medium), gdzie płynne akumulatory zawierają płynny elektrolit i pozwalają Niektórym związkom w płynnym elektrolicie rosną kryształy znane jako dendryty, a przeładowanie może prowadzić do gromadzenia się kryształów na anodzie, a następnie kontaktu z katodą, co w konsekwencji prowadzi do niebezpiecznych wybuchów, w przeciwieństwie do stałych- baterie stanowe, których obecnie używamy, które zawierają elektrolit typu stałego, który zapobiega rozwojowi tych szkodliwych dendrytów, ponieważ bateria stała ma wyższą gęstość energii, mniejsze zagrożenie pożarowe i wybuchowe, zajmuje mniej miejsca i jest w stanie pracować w różnych temperaturach bez problemu.

Rozwój technologii baterii stałych

Większość firm samochodowych stara się przejść na samochody elektryczne i są największym beneficjentem rozwoju technologii akumulatorów stałych.Bateria jest uważana za słaby punkt samochodów elektrycznych, ponieważ jej zasięg operacyjny jest krótki w porównaniu z tradycyjnymi samochodami, które mają zasięg to wielokrotnie więcej niż samochody elektryczne, a średni zasięg samochodu elektrycznego wynosi od 250 do 300 mil (402 do 483 km) na pełnym naładowaniu, a pełne naładowanie samochodu trwa od 17 do 450 godzin w zależności od tego, czy samochód jest ładowany na stacji lub korzysta z gniazdka w domu, jednak oczekuje się, że popularność pojazdów elektrycznych będzie nadal rosła, aby ostatecznie dominować.W sektorze motoryzacyjnym, ale aby zdominować rynek, samochody elektryczne muszą zwiększyć swój zasięg do co najmniej co najmniej 724 mil (XNUMX km) i pozostają przystępne dla konsumenta.

Dlatego Volkswagen, Ford, BMW, Hyundai, Toyota, a nawet założyciel Microsoftu, Bill Gates, zainwestowali miliardy dolarów w badania nad opracowaniem litego akumulatora, a wspierana przez Billa Gatesa firma znana jako QuantumScape produkuje litowe akumulatory z warstwami ceramicznymi, które mogą działać w różnych temperatury, podczas gdy Toyota zamierza wprowadzić na rynek Ograniczoną liczbę samochodów wyposażonych w akumulatory stałe do 2025 roku.

Baterie półprzewodnikowe wielkości ziarna ryżu

Ponadto nagrodzony Nagrodą Nobla fizyk i wynalazca baterii litowej i pamięci wykorzystywanych w komputerach „John GoodenoughPatent na litą baterię szklano-ceramiczną, która jest stabilna, niepalna, zapewnia szybsze ładowanie i może zmagazynować trzy razy więcej energii niż znana bateria litowo-jonowa.Udało się to osiągnąć poprzez dodanie sodu lub litu w celu utworzenia elektrody w baterii a co najważniejsze, jest przystępny cenowo i może trwać dłużej. Ma 2000 cykli ładowania i rozładowania i działa w zakresie temperatur od -4°F do 140°F (-20°C do 60°C).

Samsung pracuje na solidnych bateriach

 Jeśli spojrzymy na rozwój, który Osiągnięte przez Samsung W dziedzinie akumulatorów półprzewodnikowych wierzymy, że są w stanie opracować akumulator, który może być ładowany i rozładowywany ponad 1000 razy z zasięgiem 500 mil (805 km) na jednym ładowaniu, o żywotności 500000 XNUMX mil. zdolność do wydajnej pracy w ekstremalnych temperaturach.

Wreszcie największe firmy współpracują w dziedzinie badań i rozwoju, aby bateria półprzewodnikowa była w naszym zasięgu i możemy to zobaczyć za kilka lat, ale kiedy się pojawi, zrewolucjonizuje wszystko, bo nie tylko niezawodny w samochodach elektrycznych, ale będzie we wszystkim, począwszy od urządzeń medycznych, smartfonów, a nawet statków kosmicznych.

Źródło:

średni