Elektromobily pomalu přebírají celosvětový automobilový trh. Bývaly doby, kdy panovala skepse ohledně toho, kdy se přijetí EV skutečně rozběhne, ale nyní se EV prodávají tak dobře, že je výrobci nemohou vytěžit dost. Nicméně jedna hlavní kritika, která sužuje EV, se točí kolem technologie baterií.
Skvělou zprávou je, že nová technologie baterií je na cestě a polovodičové baterie jsou součástí této nové vlny technologie baterií, která způsobí revoluci na trhu. Co je tedy polovodičová baterie a jak zlepší vaše EV?
Co jsou to polovodičové baterie?
Pevné baterie zastiňují tradiční lithium-iontové baterie ve všech teoretických metrikách, včetně řady EV svatého grálu. Samozřejmě, to vše je teoreticky, protože polovodičové baterie musí být ještě instalovány do sériového vozidla od žádného z nich velké automobilky, které nabízejí EV.
Bez ohledu na to se humbuk kolem polovodičových baterií budí, protože změny, které slibují, jsou skutečně revoluční. Pevné baterie mají pevný elektrolyt, zatímco tradiční lithium-iontové baterie používají a kapalný elektrolyt, který napomáhá pohybu iontů mezi kladnými a zápornými elektrodami baterie.
Tento hlavní rozdíl je katalyzátorem mnoha výhod, které mají polovodičové baterie oproti běžným bateriím. Pevné baterie také slibují lepší hustotu energie ve srovnání s lithium-iontovými, což je laicky řečeno termíny znamenají, že můžete získat větší dosah z polovodičové baterie stejné velikosti jako lithium-iontová.
Dodatečná hustota výkonu také snižuje hmotnost, protože můžete zabalit menší a lehčí baterii do vozidla a tato baterie vám poskytne stejný výkon jako těžší lithium-iontová baterie. Další věcí, kterou je třeba zvážit, jsou výhody balení. Pevné baterie zabírají méně místa, což výrobcům umožňuje efektivněji je balit, což je zvláště výhodné pro výkonné elektromobily, které chtějí snížit těžiště vozidla.
Jak fungují polovodičové baterie?
No, pokud jde o baterii, jsou vlastně docela podobné lithium-iontovým bateriím. Ony vytvářet elektřinu pohybem iontů mezi katodou a anodou (nebo elektrodami), čímž se vytvoří elektrický tok, který lze přesměrovat k napájení elektrického motoru vozidla. Pokud ionty proudí z kladné elektrody (katody) na zápornou (anodu), baterie se nabíjí. Pokud je opak pravdou, baterie uvolňuje energii.
V tradičních lithium-iontových bateriích anoda a katoda obsahují střední separační vrstvu, která zabraňuje smíchání elektrolytů ze dvou elektrod. Ale v polovodičových bateriích není separátor přítomen, protože elektrolyt je ve skutečnosti pevný, což slibuje lehčí baterie a lepší balení. Ionty se stále pohybují pevným elektrolytem, ale větší hustota pevného elektrolytu je to, co dodává větší hustotu energie.
Další výhodou pevného elektrolytu je méně bezpečnostních rizik, protože zde není žádná kapalina, která by mohla uniknout náhodně proražené při nehodě, čímž se snižuje riziko potenciálního požáru od případně hořlaviny elektrolyt.
Pevné baterie mohou mít potenciálně větší hustotu energie než běžné lithium-iontové baterie, což lze přičíst několika důvodům. Podle MIT Zprávy, jeden z hlavních důvodů pro vyšší hustotu energie polovodičových baterií pochází ze skutečnosti, že tyto baterie mají elektrodu vyrobenou z čistého lithiového kovu.
Potenciální zisky v hustotě energie, které polovodičové baterie poskytují, pochází ze skutečnosti, že umožňují použití čisté lithiový kov jako jedna z elektrod, který je mnohem lehčí než v současnosti používané elektrody vyrobené z lithiové infuze grafit.
Katoda i elektrolyt jsou pevné v polovodičové baterii, což je další průlom to umožňuje, aby tyto baterie slibovaly tak úžasný výkon ve srovnání s konvenčními nabídky.
Existují nějaké nevýhody polovodičových baterií?
Polovodičové baterie zní perfektně, ale samozřejmě nejsou. Při diskuzi o polovodičových bateriích je třeba zvážit několik věcí a je rozumné vědět, kde se tato technologie aktuálně nachází.
Je nanejvýš důležité oddělit potenciál technologie od toho, kde se ve skutečnosti nachází ve svém současném stavu. Výzkum polovodičových baterií probíhá a tato technologie zjevně není tak pokročilá jako lithium-iontové baterie, což je důvod, proč nejsou k dispozici ve vaší Tesle, Chevy Boltu ani jinde.
Jedním z hlavních problémů, které je třeba překonat, je pohyb iontů přes pevný separátor. Podle Flash baterie, musí separátor polovodičové baterie pracovat při vysoké teplotě, aby fungoval efektivně.
Ionty jsou hmota, atomy, a proto dává smysl, že se snadněji pohybují v kapalině, zatímco pevná látka (keramický separátor) musí mít speciální složení, aby umožnila pohyb iontů svobodně.
Už existují vysoce výkonné separátory v tomto smyslu, ale pouze při vysokých teplotách, protože pevné elektrody se stávají pouze dobrými vodiči při teplotách nad 50 stupňů. Tento limit znamená, že polovodičová technologie se ve skutečných vozidlech stále téměř nepoužívá, protože nemůžeme předpokládat, že baterie je stále horká
Je zřejmé, že žádná technologie není dokonalá hned od začátku a výzkum v oblasti polovodičových baterií probíhá. Existují i další nevýhody, ale na hledání řešení těchto problémů je vyčleněno mnoho zdrojů.
Technologie polovodičových baterií získává masivní podporu ze strany automobilového průmyslu a tyto investice urychlí připravenost výroby těchto baterií. Řada EV od VW bude určitě těžit z těchto možných průlomů v technologii baterií.
Očekávejte, že brzy uvidíte polovodičové baterie
Výrobci elektromobilů sázejí na technologii polovodičových baterií a automobiloví giganti do nich vkládají finanční prostředky výzkum a vývoj technologie polovodičových baterií jen pomůže urychlit čas potřebný k tomu, aby se k nim dostaly trh.
Pevné baterie nabízejí ve srovnání s tradičními lithium-iontovými bateriemi příliš mnoho výhod, které nelze ignorovat. Očekávejte v nadcházejících letech mnoho dalších průlomů v technologii polovodičových baterií a masivní tlak na dosažení komerční životaschopnosti těchto baterií pro použití v EV.