Solid state-batterier anses vara framtiden för enheters autonomi , mer än någonsin med tanke på ökningen av elfordon. Nedan kommer vi att förklara vad de är, hur de arbetar och vad som förhindrar deras användning från att spridas på den nuvarande marknaden.
Solid state-batterier är mindre, lättare och ger en högre effektdensitet än flytande elektrolytbaserade litiumjonbatterier, vilket gör dem mycket säkrare samtidigt. Så vad blockerar dess stora användning på marknaden? I den här artikeln kommer vi att förklara det för dig i detalj, men innan du kommer till detta är det nödvändigt att förstå vad dessa typer av batterier är och hur de fungerar.
Vad är solid state-batterier och hur fungerar de?
Den stora skillnaden mellan ett fast tillståndsbatteri och ett litiumjonbatteri, som är de som används idag, är det istället för att använda flytande elektrolyter är de fasta . Litiumjonbatterier har genomgått många tekniska framsteg, men experter tror att de redan har nått gränsen för deras effektivitet och att nästa steg kräver en helt annan typ av batteri. Det är där solid state-batterier kommer in i bilden.
Alla batterier har tre grundläggande delar: anod, katod och elektrolyt . Batteriet fungerar eftersom det har laddade joner som vill resa från katoden till anoden genom elektrolyten, och detta händer genom en kemisk reaktion som äger rum i batteriet och genererar fria elektroner.
Som ett resultat skapas en positiv laddning på katoden som lockar till sig fria elektroner - eftersom de har en negativ laddning - från anoden, och medan dessa elektroner rör sig är när energin som driver våra enheter produceras.
Problemet är att endast vissa material är giltiga att vara i batterierna, så komponenterna måste väljas mycket noggrant baserat på deras kemiska egenskaper. Av detta skäl innebär framsteg inom batteriteknik att förbättra effektiviteten hos ett befintligt material eller upptäcka nya material som fungerar bättre. Och eftersom de redan har testat med allt existerande material just nu denna teknik kan inte längre fortsätta att förbättras .
Solid state-batterier är en av de upptäckter som uppstod i denna process, de mest lovande. Olika elektrolyter används för att uppnå samma mål som alla andra batterityper, men snabbare, billigare och mindre benägna att explodera så de är också säkrare.
Den bäst förberedda elektrolyten för att ersätta litiumjonbatterier är tillverkad av natrium-baserat glas . Enligt forskarna producerar denna typ av elektrolyt ett batteri med tre gånger laddningstätheten än de nuvarande, och har fördelen att natrium (salt) är ett mycket vanligt material på jorden, vilket gör det billigt att tillverka och det har också en lägre miljöpåverkan.
Fasta tillståndsbatterier använder därför en fast elektrolyt istället för en flytande eller polymerisk batteri som förbättrar nästan alla batteriets egenskaper. I själva verket är alla fördelar och är att de faktiskt överskrider de krav som mänskligheten har idag. Så vad hindrar dem från att användas överallt globalt?
Varför de ännu inte har nått marknaden
Som vi har sagt är solid state-batterier mycket lovande eftersom de bara ger fördelar och inga nackdelar jämfört med nuvarande litiumjonbatterier. Det enda problemet finns i tillverkningsprocessen, eftersom det fortfarande är det undersöks hur vi kan tillverka den här typen av batterier till låg kostnad och i stor skala eftersom deras tillverkningskostnader vid denna tidpunkt skulle göra dem för dyr för att de ska kunna antas på marknaden.
Detta betyder helt enkelt att utvecklingen av sådana batterier just börjar, och det kommer inte att ta lång tid tills de hittar ett hållbart sätt att tillverka dem i stor skala och till låg kostnad. Faktum är att företag som den kraftfulla Tesla investerar mycket arbete för att implementera dem i sina elbilar och enligt analytiker, vi kommer att se dessa batterier på marknaden när vändpunkten nås, vilket kommer att vara det ögonblick då en elbil överskrider när det gäller autonomi till en på bensin.