Kæmpe gennembrud i faststofbatterier lavet af keramik

Kæmpe gennembrud i faststofbatterier lavet af keramik

Batterier er hurtigt blevet rygraden i forskellige teknologiske udviklinger siden deres begyndelse.

Batteriteknologien bliver hele tiden lettere, hurtigere og sikrere for energireserveenheden, hvilket er udviklingsretningen fra bly-syre til lithium-ion-batterier og lithium-ion til solid-state-batterier.

Indholdsfortegnelse
    Tilføj en overskrift for at begynde at generere indholdsfortegnelsen
    YouTube_play_button

    Udvikling af solid-state batteriteknologi

    I 2022 afslørede taiwanske Gogoro, hvad der siges at være verdens første aftagelige og udskiftelige solid-state lithium-keramiske batteri til tohjulede køretøjer, som f.eks. Elcykel.

    Derudover afliver en ny undersøgelse en gammel antagelse om, at tilføjelse af flydende elektrolytter for at forbedre ydeevnen ville gøre faststofbatterier usikre, og viser i stedet, at faststofbatterier er mere kraftfulde og sikre end traditionel lithium-ion-kemi.

    Aston Martin og Britishvolt har underskrevet en aftale om at udvikle en ny højtydende battericelleteknologi.

    Verdens første aftagelige og udskiftelige solid-state lithium-keramiske batteri

    I mellemtiden fortsætter industriens bekymringer omkring forsyningskæden for elektriske køretøjer med at vokse.

    Selvom solid state-batteriteknologien stadig er relativt uprøvet, har mange traditionelle bilproducenter, herunder Toyota og Volkswagen, investeret kraftigt i solid state-batterienheder.

    I mellemtiden har producenten af elektriske scootere, Gogoro, afsløret en prototype af et solid-state lithium-keramisk batteri til udskiftning af batterier i tohjulede køretøjer.

    Prototypen er udviklet i samarbejde med ProLogium, en virksomhed, der specialiserer sig i solid state-batterier, og som for nylig indgik et samarbejde med den tyske luksusbilproducent Mercedes-Benz om at udvikle en serie af personbiler, der drives af denne type batterier.

    Gogoros solid-state-batteri udråbes til at være det første af sin slags i verden med en anslået kapacitet på 2,5 kWh, hvilket er langt bedre end de nuværende aftagelige udskiftningsbatterier, der bruger lithium-ion-teknologi og væske.

    Nyheden om lanceringen af denne prototype er især vigtig for det kinesiske Taiwan-marked, da Gogoros batteriskiftetjeneste vil drive 95% af alle elektriske tohjulede køretøjer.

    Udvikling af solid-state batteriteknologi

    Gogoros nye prototype kan integreres med producentens eksisterende køretøjs- og batterisplit-og-bytte-netværk, som består af 10.000 batterisplit-og-bytte-stationer på mere end 2.300 steder, der betjener mere end 450.000 passagerer.

    Ifølge producenten svarer antallet af batterisplit-og-byt-stationer næsten til antallet af benzinpumper her og forventes at overgå sidstnævnte i den nærmeste fremtid.

    En undersøgelse ledet af det amerikanske energiministeriums Sandia National Laboratories (SNL) afkræftede en gammel antagelse om, at tilføjelse af flydende elektrolyt til et solid-state batteri ville gøre det usikkert.

    I stedet fandt teamet ud af, at en lille mængde flydende elektrolyt i mange tilfælde ikke påvirker sikkerheden ved faststofbatterier og til gengæld kan løse et af de største problemer med denne kemi - mellemfasen mellem faststof og elektrolyt - hvilket betyder, at tilføjelse af en smule flydende elektrolyt kan forbedre ydeevnen dramatisk, mens den er ubetydelig, hvilket kan hjælpe med at bygge bro over kløften til kommercialisering i elbil- og energilagringsindustrien.

    Det hævdes ofte, at faststofbatterier er sikrere end litium-ion-batterier, og SNL's undersøgelse viste, at det er sandt i tilfælde af, at en ekstern varmekilde svigter.

    solid state-batterier vs. litium-ion-batterier

    Men da forskerne undersøgte de øvre grænser for varmeafgivelse og temperaturstigning i flere fejlscenarier på batteriniveau og batterikonfigurationer, fandt de også ud af, at lithium-metal-anode solid-state-batterier ikke nødvendigvis er mere sikre i kortslutningsfejlscenarier, eller når integriteten af den faste elektrolyt kompromitteres.

    I konfigurationer, der involverer litium-metalanoder, fandt de desuden, at faststofbatterier oplevede højere temperaturstigninger end litium-ion-batterier, da førstnævnte producerede den samme mængde varme i en mindre masse og volumen.

    I dag er den mest modne teknologi inden for batterier blybatterier. De mest udbredte er litium-ion-batterier, og det største udviklingspotentiale burde være solid-state-batterier.

    Solid state-batterier er den næste generation af batteriteknologi

    Selvom det stadig er på forsknings- og udviklingsstadiet, har det de fordele, som de to første generationer af batteriteknologi ikke kan sammenlignes med, eller måske kan man sige, at solid-state-batterier er den næste generation af batteriteknologi.

    Fremkomsten af litium-ion-batterier til mobiltelefoner, kameraer, håndholdte videokameraer og endda elektriske køretøjer som f.eks. batterier til elcykler og andre områder fra nu af ind i æraen med bærbar ny energi, men også ændret vores liv fuldstændigt.

    Men den teknologiske udvikling vil ikke stoppe, litiumbatterier er brandfarlige, lette at kortslutte og andre sikkerhedsrisici vil i sidste ende blive elimineret af den nye teknologi.

    Fordele ved solid state-batterier

    På Eurobike 2023 vil Stromer fremvise sit keramiske solid-state-batteri til elcykler, det første solid-state-batteri i cykelindustrien, som siges at reducere opladningstiden til mindre end 20 minutter.

    Stromers ultimative mål er at bruge denne teknologi til at skabe batteripakker med en opladningstid på kun 12 minutter, hvilket betyder, at hver gang du går ud og går på toilettet, vil cyklen være halvt fuld af strøm.

    Det betyder, at hver gang du går på toilettet, vil cyklen være halvt opladet, et teknologisk spring fra de syv til otte timer, det tager at genoplade et batteri i dag.

    Fordele ved solid state-batterier

    Stromers dristighed skyldes selvfølgelig også fordelene ved solid state-batterier.

    Solid state-batterier har ikke flydende elektrolyt indeni, det er brugen af solid state-elektroder og solid state-elektrolytsammensætning, med lavere effekttæthed, høj energitæthed, lille størrelse, fleksibel, højere sikkerhedsfordele.

    Da faststofbatterier ikke har flydende elektrolytter, undgår de brand- og eksplosionsfarlige, flygtige og kortslutninger forårsaget af elektrolytter osv.

    Selv hvis en nål skulle stikke igennem elektrolytens isoleringsmembran, vil der ikke ske en spontan forbrænding, som det er tilfældet med batterier i flydende tilstand.

    Dette skift fra flydende til faste elektrolytter er vigtigt, fordi det eliminerer nogle af de største problemer, der findes i mere almindeligt anvendte litiumbatterier, såsom høj brændbarhed, risiko for termisk løbskhed og giftig lækage.

    Det er en allround opgradering af ydeevnen.

    Solid state-batterier ses som fremtidens batteriteknologi med højere sikkerhed, mindre størrelse og hurtigere opladningshastigheder, så meget, at store producenter har investeret mange penge i forskning og udvikling af solid state-batterirelaterede teknologier.

    Stromers keramiske solid-state-batteri til elcykler

    For eksempel har bilproducenter som Toyota og BMW og batterivirksomheder som Panasonic og Samsung arbejdet med forskning i solid state-teknologi til elbiler, og der har været nogle elbilvirksomheder, der formelt har anvendt det i deres biler, men på grund af de høje omkostninger er det endnu ikke blevet bredt udbredt.

    Stromers introduktion af solid-state-batterier i produktionen tog også et par år.

    Teknologien er blevet udviklet med succes, men der er stadig behov for at reducere omkostningerne til almindelige forbrugere inden for et overkommeligt område.

    I øjeblikket koster solid-state-batterier omkring otte gange så meget at producere som de nuværende lithium-ion-batterier, så man skal ikke forvente at se solid-state-batterier i brug, før batteripriserne falder yderligere, hvilket Stromer forventer vil ske inden for de næste to til tre år.

    I mellemtiden har Stromers solid-state-batterier den ekstra fordel, at de er stabile i ekstreme temperaturer, og Stromer hævder, at de kan genoplades ved kun -20 grader Celsius, et tal, der kan nå -30 grader Celsius i fremtiden.

    Stromer's solid-state batterier - stabile i ekstreme temperaturer

    Fordele som bedre sikkerhed, mindre størrelse, lavere omkostninger og forbedret energitæthed har gjort solid-state-batterier til genstand for intens forskning og udvikling hos batteriproducenter og bilfirmaer over hele verden, og har også gjort solid-state-batterier til markedets nye vinge.

    Forestil dig, at din elcykel er udstyret med denne type batterier, Sikkerhed for elcykelbatterier spørgsmål vil være større beskyttelse?

    Selvom solid-state-batterier har mange fordele, er markedsudsigterne meget gode, men på grund af forskellige problemer såsom solid-state-batteriteknologi og -processer er der stadig et stykke vej til kommercialisering i stor skala.

    Billede af Chocolatezhu
    Chocolatezhu
    Hej, jeg er en erfaren skribent om mekanik og en ekspert i cykel- og elcykelteknologi, der sætter pris på praktiske, smukt konstruerede ting. Og så elsker jeg selvfølgelig at cykle.
    Relaterede indlæg
    SAMEBIKE

    SAMEBIKE elcykel blog, hvor du finder alle artikler om cykeltips, samt nogle anmeldelser og nyhedsbreve om elcykler.

    SENESTE INDLÆG

    PRODUKTER

    Links:
    Videogalleri
    SEND FORESPØRGSEL
    Demo af kontaktformular
    Rul til toppen

    ANMOD OM ET TILBUD

    Komplet kontrol over produktet gør det muligt for os at sikre, at vores kunder får de bedste priser og den bedste service. Vi er meget stolte af alt, hvad vi gør.