Mobiele technologie is steeds meer in kracht gegroeid, maar de batterij tech is niet bijhouden. We bereiken de fysieke grenzen van het conventionele lithium-ion en lithium-polymeer ontwerpen kunnen doen. De oplossing zou kunnen zijn van iets als een solid-state-accu.
Wat is Een Solid-State-Accu?
In een conventionele accu ontwerp—meestal lithium-ion—twee massief metalen elektroden worden gebruikt met een vloeibare lithium zout handelen als een elektrolyt. Ionische deeltjes zich verplaatsen van de ene elektrode (de kathode) naar de andere (de anode) als de batterij wordt opgeladen, en in omgekeerde als het kwijt. De vloeibare lithium zout elektrolyt is het medium waarmee de beweging. Als je ooit hebt gezien van een batterij corroderen of doorboord, de “batterij zuur” dat straalt (of soms ontploft) is de vloeibare elektrolyt.
In een solid-state-accu, zowel de positieve en negatieve elektroden en de elektrolyt tussen hen zijn massieve stukken van metaal, legering, of een ander synthetisch materiaal. De term “solid-state” kan herinneren van de SSD-gegevens stations, en dat is geen toeval. Solid-state opslag drives gebruiken flash-geheugen, wat niet beweegt, in tegenstelling tot een standaard harde schijf, die slaat de gegevens op van een draaiende magnetische schijf wordt aangedreven door een kleine motor.
Hoewel het idee van solid-state-accu is geweest rond voor decennia, de vooruitgang in hun ontwikkeling nog maar net begonnen, momenteel aangespoord door een investering van elektronica bedrijven, auto-makers en algemene industriële dienstverleners.
Wat is er Beter Over Solid-State-Accu ‘ s?
Solid-state batterijen beloven een paar duidelijke voordelen ten opzichte van hun gevuld met vloeistof neven en nichten: betere levensduur van de batterij, een snellere oplaadtijd en een veiligere ervaring.
Solid-state batterijen comprimeren van de anode, kathode, en elektrolyten in drie vlakke lagen in plaats van schorsing van de elektroden in een vloeibaar elektrolyt. Dat betekent dat je ze kleiner, of althans, vlakker—terwijl zo veel energie als een groter vloeistof op basis van de batterij. Dus, als u het vervangen van de lithium-ion of lithium-polymeer batterij in uw telefoon of laptop met een solid-state-accu van hetzelfde formaat, het zou veel meer opladen. Je kunt ook een apparaat dat houdt het dezelfde lading veel kleiner of dunner.
Solid-state-accu ‘s zijn ook veiliger, omdat er geen giftige, licht ontvlambare vloeistof te morsen, en ze niet de output zo veel warmte als conventionele oplaadbare accu’ s. Wanneer toegepast op batterijen die de stroom van de huidige elektronica of zelfs elektrische auto ‘ s, ze zouden kunnen laden veel sneller, ook—ionen kon bewegen veel sneller van de kathode naar de anode.
Volgens het laatste onderzoek, een solid-state-accu kan beter presteren dan conventionele oplaadbare batterijen met 500% of meer in termen van capaciteit en opladen in een tiende van de tijd.
Wat Zijn de Nadelen?
Omdat ssd-batterijen zijn een opkomende technologie, ze zijn ongelooflijk duur om te produceren. Zo duur, in feite, dat ze niet geïnstalleerd zijn in een grote consument rang elektronica op het moment van schrijven. In 2012, analisten schrijven voor de Universiteit van Florida Software-Analyse en Geavanceerde Materialen, de Verwerking van de afdeling geschat dat een typische mobiele telefoon-formaat solid-state-accu kost ongeveer $15.000 te produceren. Eén groot genoeg om een elektrische auto zou kosten $100,000.
Het maken van een solid-state-accu die groot genoeg zijn om de macht van uw telefoon kosten duizenden dollars vandaag.Een deel van dit is omdat de schaalvoordelen zijn niet op hun plaats in de honderden miljoenen van oplaadbare batterijen zijn gemaakt van elk jaar, dus de productie kosten van de materialen en apparatuur zijn verspreid over het enorme aanbod lijnen. Er zijn slechts een paar bedrijven en universiteiten onderzoeken van solid-state-batterijen, zodat de kosten voor het produceren elk een astronomisch is.
Een ander probleem is de materialen. Hoewel de eigenschappen van diverse metalen, legeringen, metaal zouten gebruikt voor conventionele oplaadbare accu ‘ s is bekend, we hoeven op dit moment niet weet dat de beste chemische en atomaire samenstelling voor een vaste elektrolyt tussen metalen anodes en kathodes. Het huidige onderzoek is deze vernauwing naar beneden, maar we moeten verzamelen om meer betrouwbare gegevens voordat wij het kunnen nagaan of synthetiseren van de materialen en investeren in de productie processen.
Wanneer Krijg ik Gebruik van een Solid-State-Accu?
Zoals met alle opkomende technologie, proberen om erachter te komen wanneer je je handen op het giswerk op zijn best.
Het is bemoedigend dat veel enorme bedrijven investeren in het onderzoek dat nodig is om solid-state-accu ‘ s in de consumenten markt, maar verlegen van een belangrijke doorbraak in de nabije toekomst, het is moeilijk om te zeggen of er zal een grote sprong voorwaarts. Ten minste één auto bedrijf zegt dat het klaar is om een voertuig door 2023, maar niet raden hoeveel die auto zou kosten. Vijf jaar lijkt te optimistisch; tien jaar lijkt meer waarschijnlijk. Het zou twintig jaar of meer voordat de materialen worden verrekend bij en de productieprocessen zijn ontwikkeld.
Maar zoals we al zeiden in het begin van het artikel, conventionele accu tech begint te raken van een muur. En er is niets zoals potentiële verkoop te stimuleren op onderzoek en ontwikkeling. Het is op zijn minst een beetje (erg, heel licht) mogelijk dat u misschien in staat zijn om een gadget of een auto aangedreven door een solid-state-accu snel.
Image credit: Sucharas Wongpeth/Shutterstock, Daniel Krason/Shutterstock