EV počasi prevzemajo avtomobilski trg po vsem svetu. Bili so časi, ko je bilo veliko skepticizma glede tega, kdaj se bo uvedba električnih vozil dejansko začela, zdaj pa se električna vozila prodajajo tako dobro, da jih proizvajalci ne morejo narediti dovolj. Vendar pa se glavna kritika, ki je prizadela električna vozila, vrti okoli tehnologije baterij.
Odlična novica je, da je nova baterijska tehnologija na poti, polprevodniške baterije pa so del tega novega vala baterijske tehnologije, ki bo revolucioniral trg. Torej, kaj je polprevodniška baterija in kako bo izboljšala vaš EV?
Kaj so polprevodniške baterije?
Polprevodniške baterije prekašajo tradicionalne litij-ionske baterije v vseh teoretičnih metrikah, vključno s svetim gralom električnih vozil. Seveda je vse to v teoriji, ker polprevodniške baterije še niso bile nameščene v serijsko vozilo katerega koli glavni proizvajalci avtomobilov, ki ponujajo električna vozila.
Ne glede na to, navdušenje okoli polprevodniških baterij narašča, ker so spremembe, ki jih obljubljajo, resnično revolucionarne. Polprevodniške baterije vsebujejo trden elektrolit, medtem ko tradicionalne litij-ionske baterije uporabljajo tekoči elektrolit za pomoč pri gibanju ionov med pozitivnimi in negativnimi elektrodami baterijo.
Ta glavna razlika je katalizator številnih prednosti polprevodniških baterij v primerjavi z običajnimi baterijami. Polprevodniške baterije obljubljajo tudi večjo energijsko gostoto v primerjavi z litij-ionskimi, kar je za laike pomeni, da lahko dobite večji doseg s polprevodniško baterijo enake velikosti kot litij-ionska.
Dodatna gostota moči zmanjša tudi težo, saj lahko spakirate manjšo in lažjo baterijo v vozilo in ta baterija vam bo zagotovila enako zmogljivost kot težja litij-ionska baterijo. Druga stvar, ki jo je treba upoštevati, so prednosti embalaže. Polprevodniške baterije zavzamejo manj prostora, kar proizvajalcem omogoča, da jih učinkoviteje pakirajo, kar je še posebej koristno za zmogljiva električna vozila, ki želijo znižati središče mase vozila.
Kako delujejo polprevodniške baterije?
No, glede na to, da so baterije, so pravzaprav precej podobne litij-ionskim baterijam. Oni ustvarjajo elektriko z gibanjem ionov med katodo in anodo (ali elektrodami), kar ustvarja električni tok, ki ga je mogoče preusmeriti za napajanje električnega motorja vozila. Če ioni tečejo od pozitivne elektrode (katode) k negativni (anodi), se baterija polni. Če je res nasprotno, baterija sprošča energijo.
V tradicionalnih litij-ionskih baterijah sta anoda in katoda v sendviču s srednjo ločevalno plastjo, ki preprečuje mešanje elektrolitov iz obeh elektrod. Toda v polprevodniških baterijah separator ni prisoten, ker je elektrolit dejansko trden, kar obeta lažje baterije in boljšo embalažo. Ioni se še vedno gibljejo skozi trdni elektrolit, vendar večja gostota trdnega elektrolita zagotavlja večjo gostoto energije.
Druga prednost trdnega elektrolita je manjše varnostno tveganje, saj ni tekočine, ki bi se lahko razlila nenamerno preluknjana v nesreči, kar zmanjša tveganje morebitnih požarov zaradi morda vnetljivega elektrolit.
Polprevodniške baterije imajo lahko potencialno večjo energijsko gostoto kot navadne litij-ionske baterije, kar je mogoče pripisati več razlogom. Po navedbah MIT Novice, eden od glavnih razlogov za večjo energijsko gostoto polprevodniških baterij izhaja iz dejstva, da imajo te baterije elektrodo iz čistega litija.
Potencialno povečanje gostote energije, ki ga zagotavljajo polprevodniške baterije, izhaja iz dejstva, da omogočajo uporabo čistega kovinski litij kot ena od elektrod, ki je veliko lažja od trenutno uporabljenih elektrod iz litija. grafit.
Katoda in elektrolit sta v polprevodniški bateriji trdna, kar je še en preboj ki omogoča, da te baterije obljubljajo tako neverjetno zmogljivost v primerjavi z običajnimi ponudbe.
Ali obstajajo kakšne pomanjkljivosti polprevodniških baterij?
Polprevodniške baterije zvenijo popolno, a seveda niso. Pri razpravljanju o polprevodniških baterijah je treba upoštevati nekaj stvari in pametno je vedeti, kje je tehnologija trenutno.
Ločevanje potenciala tehnologije od tega, kje je v sedanjem stanju, je izjemnega pomena. Raziskave polprevodniških baterij še potekajo in tehnologija očitno ni tako napredna kot litij-ionske baterije, zato niso na voljo v vaši Tesli, Chevy Boltu ali drugih.
Eden večjih problemov, ki ga je treba premagati, je gibanje ionov skozi trdni separator. Po navedbah Baterija za bliskavico, mora za učinkovito delovanje separator polprevodniške baterije delovati pri visoki temperaturi.
Ioni so snov, atomi, zato je smiselno, da se lažje gibljejo v tekočini, medtem ko trdna snov (keramični separator) mora imeti posebno sestavo, da omogoča gibanje ionov prosto.
Obstajajo že visoko zmogljivi separatorji v tem smislu, vendar le pri visokih temperaturah, ker le trdne elektrode postanejo dobri prevodniki pri temperaturah nad 50 stopinj. Ta omejitev pomeni, da se polprevodniška tehnologija še vedno skoraj ne uporablja v resničnih vozilih, saj ne moremo domnevati, da je baterija vedno vroča.
Očitno je, da nobena tehnologija ni popolna že od samega začetka in raziskave na področju polprevodniških baterij potekajo. Obstajajo tudi druge pomanjkljivosti, vendar je veliko sredstev namenjenih iskanju rešitev za te težave.
Tehnologija polprevodniških baterij dobiva veliko podporo avtomobilske industrije in te naložbe bodo pospešile pripravljenost za proizvodnjo teh baterij. VW-jeva linija EV bodo zagotovo imeli koristi od teh možnih prebojev v baterijski tehnologiji.
Pričakujte, da boste kmalu videli polprevodniške baterije
Proizvajalci električnih vozil stavijo na tehnologijo polprevodniških baterij, avtomobilski velikani pa namenjajo sredstva za raziskave in razvoj tehnologije polprevodniških baterij bodo le pomagale pospešiti čas, ki je potreben, da jih dosežejo trgu.
Polprevodniške baterije ponujajo preveč prednosti v primerjavi s tradicionalnimi litij-ionskimi baterijami, da bi jih zanemarili. V prihodnjih letih pričakujte še več prebojev v tehnologiji polprevodniških baterij in ogromen pritisk, da bodo te baterije postale komercialne za uporabo v električnih vozilih.
