EV pomaly preberajú celosvetový automobilový trh. Boli časy, keď prevládala skepsa, pokiaľ ide o to, kedy sa prijatie EV skutočne rozbehne, ale teraz sa EV predávajú tak dobre, že ich výrobcovia nedokážu vyrobiť dosť. Jedna veľká kritika, ktorá sužuje EV, sa však točí okolo technológie batérií.
Skvelá správa je, že nová technológia batérií je na ceste a polovodičové batérie sú súčasťou tejto novej vlny technológie batérií, ktorá spôsobí revolúciu na trhu. Čo je teda polovodičová batéria a ako zlepší vaše EV?
Čo sú to polovodičové batérie?
Pevné batérie prevyšujú tradičné lítium-iónové batérie v každej teoretickej metrike, vrátane svätého grálu EV: rozsahu. Samozrejme, toto všetko je teoreticky, pretože polovodičové batérie ešte musia byť inštalované do sériového vozidla od žiadneho z nich veľkých výrobcov automobilov, ktorí ponúkajú EV.
Bez ohľadu na to, humbuk okolo polovodičových batérií rastie, pretože zmeny, ktoré sľubujú, sú skutočne revolučné. Pevné batérie obsahujú pevný elektrolyt, zatiaľ čo tradičné lítium-iónové batérie používajú a tekutý elektrolyt na pomoc pri pohybe iónov medzi kladnými a zápornými elektródami batérie.
Tento hlavný rozdiel je katalyzátorom mnohých výhod, ktoré majú polovodičové batérie oproti konvenčným batériám. Pevné batérie tiež sľubujú lepšiu hustotu energie v porovnaní s lítium-iónovými, čo je laicky povedané Znamená to, že z polovodičovej batérie rovnakej veľkosti ako lítium-iónová batéria získate väčší dosah.
Dodatočná hustota výkonu tiež znižuje hmotnosť, pretože si môžete zabaliť menšiu a ľahšiu batériu do vozidla a táto batéria vám poskytne rovnaký výkon ako ťažšia lítium-iónová batéria batérie. Ďalšou vecou, ktorú treba zvážiť, sú výhody balenia. Pevné batérie zaberajú menej miesta, čo umožňuje výrobcom ich efektívnejšie baliť, čo je obzvlášť výhodné pre výkonné elektromobily, ktoré chcú znížiť ťažisko vozidla.
Ako fungujú polovodičové batérie?
No, pokiaľ ide o batériu, sú v skutočnosti dosť podobné lítium-iónovým batériám. Oni vytvárať elektrinu pohybom iónov medzi katódou a anódou (alebo elektródami), čím sa vytvorí elektrický tok, ktorý môže byť presmerovaný na napájanie elektrického motora vozidla. Ak ióny prúdia z kladnej elektródy (katódy) na zápornú (anódu), batéria sa nabíja. Ak je opak pravdou, batéria uvoľňuje energiu.
V tradičných lítium-iónových batériách obsahuje anóda a katóda strednú separačnú vrstvu, ktorá zabraňuje zmiešaniu elektrolytov z dvoch elektród. V polovodičových batériách však separátor nie je prítomný, pretože elektrolyt je v skutočnosti pevný, sľubuje ľahšie batérie a lepšie balenie. Ióny sa stále pohybujú cez pevný elektrolyt, ale väčšia hustota pevného elektrolytu je to, čo poskytuje väčšiu hustotu energie.
Ďalšou výhodou tuhého elektrolytu je menej bezpečnostných rizík, pretože tam nie je žiadna kvapalina, ktorá by sa mohla vyliať náhodne prepichnuté pri nehode, čím sa znižuje riziko potenciálneho požiaru z prípadne horľaviny elektrolyt.
Pevné batérie môžu potenciálne vykazovať väčšiu hustotu energie ako bežné lítium-iónové batérie, čo možno pripísať niekoľkým dôvodom. Podľa MIT Správy, jeden z hlavných dôvodov vyššej hustoty energie polovodičových batérií pochádza zo skutočnosti, že tieto batérie obsahujú elektródu vyrobenú z čistého lítiového kovu.
Potenciálne zisky v hustote energie, ktoré polovodičové batérie poskytujú, pochádzajú zo skutočnosti, že umožňujú použitie čistých lítiový kov ako jedna z elektród, ktorý je oveľa ľahší ako v súčasnosti používané elektródy vyrobené z napusteného lítia grafit.
Katóda aj elektrolyt sú v pevnej batérii pevné, čo je ďalší prielom čo umožňuje týmto batériám sľubovať taký úžasný výkon v porovnaní s konvenčnými ponuky.
Existujú nejaké nevýhody polovodičových batérií?
Polovodičové batérie znejú perfektne, ale samozrejme, nie sú. Pri diskusii o polovodičových batériách je potrebné zvážiť niekoľko vecí a je rozumné vedieť, kde sa technológia v súčasnosti nachádza.
Najdôležitejšie je oddeliť potenciál technológie od toho, kde sa v súčasnosti nachádza. Výskum polovodičových batérií prebieha a táto technológia zjavne nie je taká pokročilá ako lítium-iónové batérie, a preto nie sú dostupné vo vašej Tesle, Chevy Bolt alebo inom.
Jedným z hlavných problémov, ktoré treba prekonať, je pohyb iónov cez pevný separátor. Podľa Flash batéria, separátor polovodičovej batérie musí fungovať pri vysokej teplote, aby fungoval efektívne.
Ióny sú hmota, atómy, a preto dáva zmysel, že sa ľahšie pohybujú v kvapaline, kým pevná látka (keramický separátor) musí mať špeciálne zloženie, aby umožnila pohyb iónov voľne.
Už existujú vysokovýkonné separátory v tomto zmysle, ale len pri vysokých teplotách, pretože pevné elektródy sa stávajú len dobrými vodičmi pri teplotách nad 50 stupňov. Tento limit znamená, že polovodičová technológia sa v skutočných vozidlách stále takmer nepoužíva, pretože nemôžeme predpokladať, že batéria je stále horúca
Je zrejmé, že žiadna technológia nie je dokonalá hneď od začiatku a výskum v oblasti polovodičových batérií pokračuje. Existujú aj iné nevýhody, ale na nájdenie riešení týchto problémov sa vynakladá veľa zdrojov.
Technológia pevných batérií získava masívnu podporu zo strany automobilového priemyslu a tieto investície urýchlia pripravenosť výroby týchto batérií. Rad EV od VW bude určite ťažiť z týchto možných objavov v technológii batérií.
Očakávajte, že čoskoro uvidíte polovodičové batérie
Výrobcovia elektrických vozidiel vsádzajú na technológiu polovodičových batérií a automobiloví giganti do nich investujú prostriedky výskum a vývoj technológie polovodičových batérií len pomôže urýchliť čas potrebný na ich dosiahnutie trhu.
Pevné batérie ponúkajú príliš veľa výhod v porovnaní s tradičnými lítium-iónovými batériami, ktoré nemožno ignorovať. V nadchádzajúcich rokoch očakávajte oveľa viac prelomov v technológii polovodičových batérií a masívny tlak na dosiahnutie komerčnej životaschopnosti týchto batérií na použitie v elektrických vozidlách.