Ne e marrim si të mirëqenë shumë nga teknologjia rreth nesh. Për shembull, mikrokompjuterët për telefonat që punojnë pa u rimbushur gjatë gjithë ditës. Por dua që telefoni të punojë 3-4 ditë pa u rimbushur. Ose një makinë elektrike që mund të përshkojë 1000 kilometra, të karikojë në pak minuta ... dhe kushton më pak se një makinë me motor benzine. Është folur shumë për bateritë në gjendje të ngurtë ndër vite, por si po shkojnë gjërat tani? Dhe sa më shumë duhet të presim bateritë në gjendje të ngurtë përfundoni brenda pajisjeve tona?
Shembulli më i fundit është Toyota, e cila njoftoi një makinë me bateri me gjendje solide gjatë Lojërave Olimpike Dimërore. Bateritë litium-jon që përdorim sot, aq të mëdha sa janë, kanë disa të meta që bateritë në gjendje të ngurtë përpiqen t'i zgjidhin.
Të dy llojet përdorin litium për të prodhuar energji elektrike dhe struktura e tyre e përgjithshme është mjaft e ngjashme. E thënë thjesht, ato kanë një anodë (elektrodë negative), një katodë (elektrodë pozitive) dhe një elektrolit.
Dallimi i tyre kryesor qëndron në gjendjen e elektrolitit, i cili ndihmon në transferimin e joneve nga katoda në anodë gjatë karikimit dhe anasjelltas gjatë shkarkimit. Me fjalë të tjera, elektroliti rregullon rrjedhën e rrymës elektrike midis anëve negative dhe pozitive të baterisë. Ndërsa bateritë litium-jon përdorin elektrolite të lëngëta, bateritë në gjendje të ngurtë, siç nënkupton edhe emri i tyre, përdorin shtresa të holla të elektrolitit të ngurtë.
Elektrolitët e ngurtë kanë një numër avantazhesh të rëndësishme:
Në të majtë shohim strukturën e një baterie litium-jon, dhe në të djathtë shohim strukturën e një baterie në gjendje të ngurtë.
3. Pesha dhe madhësia më e lehtë: Ndërsa lëngu brenda baterive litium-jon i bën ato më të rënda, struktura kompakte e baterive në gjendje të ngurtë lejon densitet më të lartë energjie për njësi sipërfaqe, që do të thotë se nevojiten më pak bateri.
Në teori, po, ose të paktën këtu shkojnë gjërat. Në fakt, shumë prodhues të automjeteve tashmë po investojnë në këtë teknologji, duke përfshirë Volkswagen, Toyota, Ford dhe BMW. Sidoqoftë, në praktikë, qelizat e baterive në gjendje të ngurtë prodhohen një nga një në laboratorë dhe për t'i sjellë ato në prodhim masiv - një detyrë e shtrenjtë dhe ende e zhvilluar në mënyrë të pamjaftueshme.
Është e vështirë të zhvillohet një elektrolit i ngurtë që do të ishte i qëndrueshëm, kimikisht inert dhe një përcjellës i mirë i joneve midis elektrodave. Përveç kësaj, elektrolitet janë shumë të shtrenjta për t'u prodhuar dhe janë të prirur ndaj plasaritjes për shkak të brishtësisë së tyre kur zgjerohen dhe ngjeshen gjatë përdorimit. Por ndoshta ndërsa bateritë litium-jon bëhen gradualisht më të përballueshme, kjo do të ndodhë.
Vitet e fundit janë kryer shumë studime interesante, të cilat synonin zgjidhjen e këtij problemi. Studiuesit e MIT kanë zhvilluar të ashtuquajturit përçues të përzier jon-elektroni (MIECs), si dhe izolues elektronikë dhe litium-jon (ELIs). Është një arkitekturë celulare tredimensionale me tuba MIEC në shkallë nano. Tubat janë të mbushura me litium, i cili formon anodën. Një pjesë kryesore e këtij zbulimi është se struktura qelizore lejon hapësirën që litiumi të zgjerohet dhe tkurret gjatë karikimit dhe shkarkimit. Kjo "frymëmarrje" e baterisë parandalon çarjet. Veshja e tubave ELI vepron si një pengesë duke i mbrojtur ata nga elektrolitet e ngurta. Kjo është struktura e një baterie në gjendje të ngurtë, e cila na shpëton nga nevoja për të shtuar ndonjë lëng ose xhel dhe për këtë arsye na lejon të shmangim dendritët.
Një kompani e quajtur Sistemet e ruajtjes së joneve zhvilloi një elektrolit ultra të hollë qeramik me trashësi rreth 10 mikrometra, afërsisht të njëjtën trashësi si ndarësit plastikë moderne që përdorin elektrolite të lëngëta. Çdo anë e elektrolitit qeramik është e veshur me një shtresë super të hollë oksidi alumini që ndihmon në uljen e rezistencës. Prototipi i baterisë ka një kapacitet energjie prej rreth 300 Wh/kg dhe mund të karikohet në 5-10 minuta. Për krahasim: bateritë moderne NCA arrijnë një kapacitet energjie prej rreth 250 Wh/kg.
Në ekspozitë CES Këtë vit, Mecedes prezantoi makinën koncept AVTR, të bërë nga materiale miqësore me mjedisin, e cila gjithashtu ka një bateri plotësisht të riciklueshme. Në një intervistë, Menaxheri i Lartë i Kërkimit të Baterive të Mercedesit, Andreas Hintennach, deklaroi se teknologjia e baterive aktualisht po i nënshtrohet testeve laboratorike dhe do të jetë gati pas 10-15 vjetësh. CATL (partneri kinez i baterive të Tesla-s) ka zhvilluar gjithashtu një mostër të baterisë në gjendje të ngurtë, por ata raportuan se ajo nuk do të dalë në treg deri në vitin 2030.
Pritet prodhimi i vazhdueshëm i baterive në gjendje të ngurtë do të rregullohet nga viti 2025, por fillimisht jo në industrinë e automobilave.
Lexoni gjithashtu:
Lini një Përgjigju