Твердотельные батареи .. Долгожданная технология, способная изменить мир

Представьте себе, что есть технология, которую мы открыли много веков назад, и миллиарды долларов вкладываются в исследования, чтобы воспользоваться ею, но не… Мы делаем всего несколько шагов к контролю над ним. Именно батарейки, господа, могут изменить то, как мы используем различные устройства, от электрических инструментов, игрушек и ноутбуков до медицинских устройств и космических кораблей. Но эта ситуация может измениться в ближайшие годы, и недавние исследования можно считать долгожданной революционной технологией, и когда она распространится, мир может измениться к лучшему и, что более важно, это отучит нас от ископаемого топлива, которое уничтожило наши Мир.

батарея

Батареи - это устройства, способные накапливать химическую энергию и преобразовывать ее в электрическую энергию посредством разряда, и они состоят из четырех основных частей: катода, подключенного к положительной клемме, анода, подключенной к отрицательной клемме, вещества, содержащего свободные ионы, которые образуют среду, проводящую электричество (электролит), и разделитель или изолятор.

Катод и анод являются электродами, и для возникновения электрического тока электроны должны перемещаться от одного электрода к другому, в этом случае электроны переходят от отрицательного электрода к положительному. два электрода должны производить электрический ток, позволяющий электролит Путем пропускания положительных ионов между электродами и уравновешивания потока электронов сепаратор удерживает электроды подальше и предотвращает любые электрические контакты или проблемы в цепи.

твердотельный аккумулятор

Есть одно важное различие между жидкостными батареями, такими как литиевые батареи, которые мы в настоящее время используем в большинстве наших устройств, и твердотельными батареями, которые в настоящее время интенсивно разрабатываются, а именно: (вещество, которое содержит свободные ионы и представляет собой электропроводящий элемент). среда), где жидкие батареи содержат жидкий электролит и позволяют. Некоторые соединения в жидком электролите вырастают кристаллы, известные как дендриты, и перезарядка может привести к накоплению кристаллов на аноде и последующему контакту с катодом, что, в отличие от твердого вещества, приводит к опасным взрывам -государственные батареи, которые мы используем в настоящее время, которые включают твердый электролит, который предотвращает рост этих вредных дендритов, поскольку твердый аккумулятор имеет более высокую плотность энергии, меньшую опасность возгорания и взрыва, занимает меньше места и может работать в различных условиях. температуры без каких-либо проблем.

Разработка технологии твердотельных аккумуляторов

Большинство автомобильных компаний стремятся перейти на электромобили, и они являются крупнейшим бенефициаром развития технологии твердотельных аккумуляторов. Аккумулятор считается слабым местом электромобилей, поскольку он сокращает его рабочий диапазон по сравнению с традиционными автомобилями, у которых есть запас хода. это во много раз превышает возможности электромобилей, а средний запас хода электромобиля составляет от 250 до 300 миль (от 402 до 483 км) при полной зарядке, а для полной зарядки автомобиля требуется от 17 до 450 часов в зависимости от того, автомобиль заряжается на станции или использует розетку дома, однако ожидается, что популярность электромобилей будет продолжать расти и в конечном итоге будет доминировать. В автомобильном секторе, но для того, чтобы доминировать на рынке, электромобили должны расширить свой диапазон до минимум 724 миль (XNUMX км) и оставаться доступным для потребителя.

Вот почему Volkswagen, Ford, BMW, Hyundai, Toyota и даже основатель Microsoft Билл Гейтс вложили миллиарды долларов в исследования по разработке твердотельных батарей, а поддерживаемая Биллом Гейтсом компания, известная как QuantumScape, производит твердые батареи с керамическими слоями, способными работать в различных условиях. температуры, в то время как Toyota намерена выпустить к 2025 году ограниченное количество автомобилей, оснащенных твердыми батареями.

Твердотельные батареи размером с рисовую крупинку

Кроме того, лауреат Нобелевской премии физик и изобретатель литиевых батарей и памяти, используемых в компьютерах, «Джон ГуденафПатент на прочную стеклокерамическую батарею, которая является стабильной, негорючей, обеспечивает более быструю зарядку и может хранить в три раза больше энергии, чем известная литий-ионная батарея. Она имеет 2000 циклов зарядки и разрядки и работает в диапазоне температур от - От -4 до 140 ° C (20 ° F и 60 ° F).

Самсунг работает от твердых аккумуляторов

 Если мы посмотрим на события, которые Достигнуто компанией Samsung В области твердотельных аккумуляторов мы считаем, что они могут разработать аккумулятор, который можно заряжать и разряжать более 1000 раз с дальностью действия 500 миль (805 км) на зарядку и сроком службы 500000 миль, при этом возможность эффективно работать при экстремальных температурах.

Наконец, крупные компании сотрудничают в области исследований и разработок, так что твердотельная батарея находится в пределах нашей досягаемости, и мы можем увидеть ее через несколько лет, но когда она появится, она произведет революцию во всем, потому что это не только надежен в электромобилях, но будет во всем, начиная от медицинских устройств, смартфонов и даже космических кораблей.

المصدر:

средний