Как работают твердотельные батареи?

Как работают твердотельные батареи?
⏱️ 1 min read

Большая разница между твердотельными батареями и другими типами батарей заключается в использовании твердых электролитов, а не жидких электролитов, используемых в других батареях. Литий-ионные батареи претерпели технологические изменения, но многие эксперты считают, что литий-ионная технология достигла предела своей эффективности. Следующий шаг в будущее требует другого типа батареи, и именно здесь на сцену выходят твердотельные батареи.

Твердотельные батареи меньше, легче и обеспечивают большую удельную мощность, чем литий-ионные батареи на основе жидких электролитов. Основной проблемой на пути к их широкому распространению был поиск твердого электролита с достаточной электропроводностью для больших батарей, а также метод производства, обеспечивающий экономию за счет масштаба.

Как работает батарея?

Все батареи состоят из трех основных частей: анода, катода и электролита. Аккумулятор работает, потому что заряженные ионы стремятся пройти от катода к аноду через электролит. Это происходит потому, что тщательно подобранные 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.

схема твердотельных аккумуляторов

Имейте в виду, что электрические и химические силы всегда хотят 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. При перезарядке все ионы возвращаются в исходное положение. Представьте, что зарядка раскручивает наши неуравновешенные качели из предыдущей метафоры.

Чем современные батареи лучше?

Только некоторые материалы способны работать в качестве батарей, поэтому компоненты необходимо выбирать очень тщательно, исходя из их химических свойств. В результате развитие аккумуляторных технологий включает либо повышение эффективности существующего материала для аккумуляторов, либо поиск новых материалов, которые работают лучше. И так как мы искали все очевидные места для улучшения аккумуляторов, теперь мы должны начать искать под камнями нанотехнологии и материаловедение. Твердотельные батареи — одно из открытий, сделанных в результате этого процесса. Они используют разные электролиты для достижения той же цели, что и батареи любого другого типа, но быстрее, дешевле и менее подвержены взрыву.

схема твердотельных батарей-литий-воздушных батарей

Электролитом, который лучше всего подходит для замены литий-ионных аккумуляторов, является стеклянный электролит на основе натрия. По словам исследователей, стеклянный электролит производит батарею с плотностью энергии, в три раза превышающей плотность энергии литий-ионной батареи. Натрий, необходимый для производства этих батарей, в изобилии. Это значительно снижает воздействие производства аккумуляторов на окружающую среду.

Чем твердотельные батареи лучше?

технология твердотельных аккумуляторов

Твердотельные батареи улучшают литий-ионные батареи за счет использования твердого электролита вместо жидкого или полимерного электролита. Так уж получилось, что это изменение улучшает почти все характеристики батареи. Твердотельные аккумуляторы отвечают всем требованиям нашей фантастической аккумуляторной технологии. Они легкие, мало воздействуют на окружающую среду, используют множество компонентов, с меньшей вероятностью загорятся и обладают большей мощностью.

Одна проблема – производственный процесс. Мы все еще пытаемся выяснить, как сделать эти батареи дешево и в больших масштабах. Сейчас твердотельные батареи слишком дороги для широкого распространения. К счастью, мы очень хорошо находим новые способы сделать вещи более эффективными. Твердотельные батареи должны в конечном итоге уступить эффекту масштаба и получить широкое распространение.

Каково использование твердотельных аккумуляторов?

твердотельные батареи-электромобиль

Твердотельные батареи могут улучшить практически любое устройство с батареей. Они особенно привлекательны для производителей электромобилей. Такие компании, как Tesla, по сути, разрабатывают автомобиль вокруг аккумулятора. Это самый важный компонент, определяющий большинство характеристик автомобиля. Отраслевые аналитики предсказывают, что электромобиль получит широкое распространение только тогда, когда расстояние между зарядками сравняется или превысит таковое у автомобилей с бензиновым двигателем. Твердотельные батареи могут стать билетом в это будущее.

Кредит изображения: Аккумулятор с полимерным сепаратором

Join our Newsletter and receive offers and updates! ✅

0 0 голоса
Article Rating
Аватар Routech

Routech

Routech is a website that provides technology news, reviews and tips. It covers a wide range of topics including smartphones, laptops, tablets, gaming, gadgets, software, internet and more. The website is updated daily with new articles and videos, and also has a forum where users can discuss technology-related topics.

Читайте также:

Подписаться
Уведомить о
guest
0 Comments
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x