Enorme doorbraak in solid-state batterijen gemaakt van keramiek

Enorme doorbraak in solid-state batterijen gemaakt van keramiek

Batterijen zijn sinds hun ontstaan de ruggengraat van verschillende technologische ontwikkelingen geworden.

Accutechnologie evolueert voortdurend op weg naar lichter, sneller en veiliger voor de energiereserve-eenheid, wat de richting is van de ontwikkeling van loodzuur- naar lithium-ionaccu's en van lithium-ion naar solid-state accu's.

Inhoudsopgave
    Voeg een koptekst toe om te beginnen met het genereren van de inhoudsopgave
    YouTube_afspeelknop

    Ontwikkeling van solid-state batterijtechnologie

    In 2022 onthulde het Taiwanese Gogoro naar verluidt 's werelds eerste afneembare en vervangbare lithium-keramische batterij in vaste vorm voor tweewielers, zoals e-bike.

    Bovendien ontkracht een nieuw onderzoek een lang gekoesterde veronderstelling dat het toevoegen van bepaalde vloeibare elektrolyten om de prestaties te verbeteren, solid-state batterijen onveilig zou maken, en in plaats daarvan wordt vastgesteld dat solid-state batterijen krachtiger en veiliger zijn dan de traditionele lithium-ion chemie.

    Aston Martin en Britishvolt hebben een overeenkomst getekend voor de ontwikkeling van een nieuwe hoogwaardige accuceltechnologie.

    De wereld's eerste afneembare en vervangbare solid-state lithium-keramische batterij

    Ondertussen neemt de bezorgdheid in de industrie over de toeleveringsketen van elektrische voertuigen toe.

    Hoewel de technologie van solid-state batterijen nog relatief onbewezen is, hebben veel traditionele autofabrikanten, waaronder Toyota en Volkswagen, zwaar geïnvesteerd in solid-state batterijen.

    Ondertussen heeft de fabrikant van elektrische scooters, Gogoro, een prototype onthuld van een lithium-keramische batterij met vaste stof voor het verwisselen van de batterij van tweewielers.

    Het prototype is ontwikkeld in samenwerking met ProLogium, een bedrijf dat gespecialiseerd is in solid-state batterijen en dat onlangs een partnerschap is aangegaan met de Duitse fabrikant van luxe auto's Mercedes-Benz om een serie personenauto's te ontwikkelen die worden aangedreven door dit type batterij.

    De solid-state batterij van Gogoro wordt aangeprezen als de eerste in zijn soort ter wereld, met een capaciteit die wordt geschat op 2,5kWh, wat veel beter is dan de huidige afneembare vervangingsbatterijen die gebruikmaken van lithium-ion-technologie en vloeistof.

    Het nieuws van de lancering van dit prototype is vooral belangrijk voor de Chinese Taiwanese markt, omdat Gogoro's accuwisseldienst 95% van alle elektrische tweewielers van stroom zal voorzien.

    Ontwikkeling van solid-state batterijtechnologie

    Het nieuwe prototype van Gogoro kan worden geïntegreerd in het bestaande netwerk voor het splitsen en verwisselen van voertuigen en batterijen van de fabrikant, dat bestaat uit 10.000 stations voor het splitsen en verwisselen van batterijen op meer dan 2.300 locaties voor meer dan 450.000 rijders.

    Volgens de fabrikant komt het aantal stations voor het splitsen en verwisselen van accu's bijna overeen met het aantal benzinepompen hier en wordt verwacht dat dit aantal in de nabije toekomst zal worden overtroffen.

    Een onderzoek onder leiding van de Sandia National Laboratories (SNL) van het Amerikaanse Ministerie van Energie heeft een lang gekoesterde veronderstelling ontkracht dat het toevoegen van een vloeibare elektrolyt aan een solid-state batterij deze onveilig zou maken.

    In plaats daarvan ontdekte het team dat in veel gevallen een kleine hoeveelheid vloeibaar elektrolyt geen invloed heeft op de veiligheid van solid-state batterijen en op zijn beurt een van de grootste problemen met deze chemie kan oplossen - de tussenfase tussen vast en elektrolyt - wat betekent dat het toevoegen van een beetje vloeibaar elektrolyt de prestaties drastisch kan verbeteren terwijl het verwaarloosbaar is, wat zou kunnen helpen bij het overbruggen van de kloof naar commercialisering in de elektrische voertuig- en energieopslagindustrie.

    Er wordt vaak beweerd dat solid-state batterijen veiliger zijn dan lithium-ion batterijen en uit het onderzoek van SNL bleek dat dit waar is in het geval dat een externe warmtebron faalt.

    solid-state batterijen vs. lithium-ion batterijen

    Toen de onderzoekers echter de bovengrenzen van warmteafgifte en temperatuurstijging in verschillende faalscenario's en batterijconfiguraties op batterijniveau onderzochten, ontdekten ze ook dat vaste lithium-metaalanode-accu's niet noodzakelijkerwijs veiliger zijn bij kortsluitingsfaalscenario's of wanneer de integriteit van de vaste elektrolyt is aangetast.

    Bovendien ontdekten ze bij configuraties met lithium-metaalanodes dat solid-state accu's een hogere temperatuurstijging ondervonden dan lithium-ion accu's, omdat de eerste dezelfde hoeveelheid warmte produceerden in een kleinere massa en een kleiner volume.

    Vandaag de dag is de meest volwassen technologie in accu's loodzuuraccu's. De meest gebruikte zijn lithium-ion accu's. De meest gebruikte zijn lithium-ion accu's en het grootste ontwikkelingspotentieel zouden solid-state accu's moeten zijn.

    Solid-state batterijen zijn de volgende generatie batterijtechnologie

    Hoewel het zich nog in de onderzoeks- en ontwikkelingsfase bevindt, heeft het de voordelen dat de eerste twee generaties batterijtechnologie onvergelijkbaar zijn, of misschien kun je zeggen dat solid-state batterijen de volgende generatie batterijtechnologie zijn.

    De opkomst van lithium-ionbatterijen voor mobiele telefoons, camera's, handheld videocamera's en zelfs elektrische voertuigen, zoals batterijen voor elektrische fietsen en andere gebieden van nu af aan in het tijdperk van draagbare nieuwe energie, maar ook ons leven volledig veranderd.

    Maar de ontwikkeling van de technologie zal niet stoppen, lithiumbatterijen bestaan in brandbare, gemakkelijk te kortsluiten en andere gevaren voor de veiligheid zal uiteindelijk worden geëlimineerd door de nieuwe technologie.

    Voordelen van solid-state batterijen

    Op Eurobike 2023 zal Stromer zijn keramische solid-state accu voor e-bikes presenteren, de eerste solid-state accu in de fietsindustrie, die naar verluidt de oplaadtijd verkort tot minder dan 20 minuten.

    Het uiteindelijke doel van Stromer is om deze technologie te gebruiken om accupakketten te maken met een oplaadtijd van slechts 12 minuten, wat betekent dat elke keer dat je naar buiten gaat en naar het toilet gaat, de fiets voor de helft vol is.

    Dat betekent dat elke keer dat je naar het toilet gaat, de fiets half is opgeladen, een technologische sprong voorwaarts ten opzichte van de zeven tot acht uur die het tegenwoordig duurt om een batterij op te laden.

    Voordelen van solid-state batterijen

    Natuurlijk is de durf van Stromer ook te danken aan de voordelen van solid-state batterijen.

    Solid-state batterijen hebben geen vloeibare elektrolyt binnenin, het is het gebruik van solid-state elektroden en solid-state elektrolyt samenstelling, met een lagere vermogensdichtheid, hoge energiedichtheid, klein formaat, flexibel, hogere veiligheid prestaties voordelen.

    Omdat solid-state batterijen geen vloeibare elektrolyten hebben, vermijden ze ontvlambare en explosieve, vluchtige en kortsluitingen veroorzaakt door elektrolyten, enz.

    Zelfs als je een naald tegenkomt die door het isolatiemembraan van de elektrolyt prikt, zal er geen spontane verbranding optreden zoals bij vloeibaar-staat-batterijen.

    Deze verschuiving van vloeibare naar vaste elektrolyten is belangrijk omdat het enkele van de grootste problemen elimineert die voorkomen in meer algemeen gebruikte lithiumbatterijen, zoals de hoge ontvlambaarheid, het risico van thermische runaway en toxische lekkage.

    Het is een allround prestatie-upgrade.

    Solid-state batterijen worden gezien als de toekomstige richting van batterijtechnologie met hogere veiligheid, kleinere afmetingen en snellere laadsnelheden, zozeer zelfs dat grote fabrikanten veel geld hebben geïnvesteerd in onderzoek en ontwikkeling van solid-state batterijgerelateerde technologieën.

    Stromer's keramische solid-state accu voor e-bikes

    Autofabrikanten zoals Toyota en BMW en batterijbedrijven zoals Panasonic en Samsung hebben bijvoorbeeld gewerkt aan onderzoek naar solid-state technologie voor elektrische voertuigen, en er zijn enkele EV-bedrijven geweest die het formeel hebben toegepast op hun auto's, maar vanwege de hoge kosten is het nog niet op grote schaal populair geworden.

    Stromers introductie van solid-state accu's in de productie heeft ook een paar jaar geduurd.

    De technologie is met succes ontwikkeld, maar er is nog steeds behoefte om de kosten voor gewone consumenten binnen een betaalbaar bereik te brengen.

    Op dit moment kost de productie van solid-state batterijen ongeveer acht keer zoveel als die van de huidige lithium-ion batterijen, dus verwacht niet dat solid-state batterijen in gebruik zullen worden genomen totdat de batterijprijzen nog verder dalen, wat Stromer verwacht in de komende twee tot drie jaar.

    Ondertussen hebben de solid-state batterijen van Stromer het extra voordeel dat ze stabiel zijn bij extreme temperaturen. Stromer beweert dat ze kunnen worden opgeladen bij slechts -20 graden Celsius, een cijfer dat in de toekomst kan oplopen tot -30 graden Celsius.

    Stromer's solid-state accu's - stabiel bij extreme temperaturen

    Voordelen zoals betere veiligheid, kleinere afmetingen, lagere kosten en verbeterde energiedichtheid hebben ervoor gezorgd dat solid-state accu's het doelwit zijn geworden van intensief onderzoek en ontwikkeling door accufabrikanten en voertuigfabrikanten over de hele wereld.

    Stel je voor dat je e-bike is uitgerust met dit soort accu's, veiligheid van e-bike accu's kwesties meer bescherming zal zijn?

    Hoewel solid-state batterijen veel voordelen hebben, zijn de marktvooruitzichten zeer goed, maar door verschillende problemen zoals solid-state batterijtechnologie en processen, is er nog wat tijd te gaan voordat ze op grote schaal gecommercialiseerd worden.

    Afbeelding van Chocolatezhu
    Chocoladezhu
    Hallo, ik ben een ervaren schrijver over mechanica en een expert op het gebied van fiets- en e-bike-technologie die praktische, mooi ontworpen dingen waardeert. En natuurlijk hou ik van fietsen.
    Gerelateerde berichten
    SAMEBIKE

    SAMEBIKE elektrische fiets blog, waar u alle artikelen over fietstips vindt, evenals een aantal reviews en nieuwsbrieven over e-bikes.

    RECENTE BERICHTEN

    PRODUCTEN

    Koppelingen:
    Videogalerij
    VERZOEK STUREN
    Contactformulier Demo
    Scroll naar boven

    OFFERTE AANVRAGEN

    Volledige controle over het product stelt ons in staat om ervoor te zorgen dat onze klanten de beste kwaliteitsprijzen en service ontvangen. We zijn trots op alles wat we doen.