Большое различие между твердотельными батареями и другими типами батарей заключается в использовании твердых электролитов, а не жидких электролитов, используемых в других батареях. В литий-ионных батареях произошел технологический прогресс, но эксперты широко полагают, что литий-ионная технология достигла предела своей эффективности. Следующий шаг в будущее потребует использования батарей другого типа, и именно здесь на сцену выходят твердотельные батареи.
Твердотельные аккумуляторы меньше, легче и обеспечивают большую удельную мощность, чем литий-ионные аккумуляторы на основе жидких электролитов. Основной проблемой на пути их широкого внедрения стал поиск твердого электролита с достаточной проводящей способностью для больших батарей, а также метода производства, позволяющего добиться экономии за счет масштаба.
Как работает аккумулятор?
Все батареи состоят из трех основных частей: анода, катода и электролита. Батарея работает, потому что заряженные ионы стремятся пройти от катода к аноду через электролит. Это происходит потому, что тщательно выбранные компоненты батареи создают химическую реакцию, в результате которой образуются свободные электроны. В результате на катоде батареи накапливается положительный заряд. Это притягивает отрицательно заряженные свободные электроны от анода. Эти свободные электроны хотят путешествовать от анода к катоду. При этом они питают ваше устройство.
Contents
Как работает аккумулятор?
ей">Имейте в виду, что электрические и химические силы всегда стремятся уравняться. Представьте себе заряженную батарею, похожую на качели, наклоненные в одном направлении. Заряды хотят скользить по этой плоскости до тех пор, пока реакция не уравняется. Перезарядка возвращает все ионы в исходные позиции. Представьте себе, что зарядка — это раскручивание наших несбалансированных качелей из предыдущей метафоры.
Чем современные аккумуляторы лучше?
Только некоторые материалы способны работать как аккумуляторы, поэтому компоненты следует выбирать очень тщательно, исходя из их химических свойств. В результате развитие аккумуляторных технологий предполагает либо повышение эффективности существующего материала для аккумуляторов, либо открытие новых материалов, которые работают лучше. И поскольку мы рассмотрели все очевидные аспекты улучшения аккумуляторов, теперь нам нужно заглянуть под камень нанотехнологий и материаловедения. Твердотельные батареи — одно из открытий этого процесса: использование различных электролитов позволяет достичь той же цели, что и любой другой тип батареи, но быстрее, дешевле и менее подвержено взрыву.
Лучшим электролитом, который может заменить литий-ионные батареи, является стеклянный электролит на основе натрия. По мнению исследователей, стеклянный электролит производит батарею, плотность энергии которой в три раза выше, чем у литий-ионной батареи. Натрия, необходимого для производства этих батарей, много. Это значительно снижает воздействие производства аккумуляторов на окружающую среду.
Чем твердотельные батареи лучше?
Твердотельные батареи улучшают литий-ионные батареи за счет использования твердого электролита вместо жидкого или полимерного электро
Чем современные аккумуляторы лучше?
лучшает почти все характеристики аккумулятора. Твердотельные батареи соответствуют всем требованиям нашей фантастической аккумуляторной технологии. Они легкие, не оказывают вредного воздействия на окружающую среду, используют множество компонентов, с меньшей вероятностью возгораются и обладают большей мощностью.Одна из проблем — производственный процесс. Мы все еще думаем, как производить эти батареи дешево и в больших масштабах. В настоящее время твердотельные батареи слишком дороги для широкого распространения. К счастью, мы очень хорошо умеем находить новые способы повысить эффективность работы. Твердотельные батареи в конечном итоге должны дать эффект масштаба и получить широкое распространение.
Как используются твердотельные батареи?
Твердотельные аккумуляторы могут улучшить практически любое устройство, в котором есть аккумулятор. Они особенно привлекательны для производителей электромобилей. Такие компании, как Tesla, по сути, проектируют автомобиль вокруг аккумулятора. Это важнейший компонент, определяющий большинство характеристик автомобиля. Аналитики отрасли предсказывают, что электромобиль получит широкое распространение только тогда, когда расстояние, пройденное между зарядками, будет соответствовать или превысит расстояние, пройденное между автомобилями с бензиновым двигателем. Твердотельные батареи могут стать билетом в такое будущее.
Изображение предоставлено: Аккумулятор с полимерным сепаратором
