Pojazdy elektryczne powoli przejmują światowy rynek motoryzacyjny. Był czas, kiedy sceptycyzm był pełen sceptycyzmu co do tego, kiedy faktycznie pojawi się przyjęcie pojazdów elektrycznych, ale teraz pojazdy elektryczne sprzedają się tak dobrze, że producenci nie mogą ich wyprodukować wystarczająco dużo. Jednak jeden z głównych zarzutów, które nękają pojazdy elektryczne, dotyczy technologii akumulatorów.
Wspaniałą wiadomością jest to, że nowa technologia baterii jest w drodze, a baterie półprzewodnikowe są częścią tej nowej fali technologii baterii, która zrewolucjonizuje rynek. Czym więc jest akumulator półprzewodnikowy i jak poprawi on Twój pojazd elektryczny?
Co to są baterie półprzewodnikowe?
Baterie półprzewodnikowe przewyższają tradycyjne baterie litowo-jonowe w każdej metryce teoretycznej, w tym w zakresie świętego Graala EV. Oczywiście wszystko to jest w teorii, ponieważ akumulatory półprzewodnikowe nie zostały jeszcze zainstalowane w pojeździe produkcyjnym od żadnego z największych producentów samochodów oferujących pojazdy elektryczne.
Niezależnie od tego, szum wokół baterii półprzewodnikowych narasta, ponieważ obiecywane przez nie zmiany są naprawdę rewolucyjne. Baterie półprzewodnikowe zawierają elektrolit stały, podczas gdy tradycyjne baterie litowo-jonowe wykorzystują płynny elektrolit wspomagający ruch jonów między dodatnią i ujemną elektrodą bateria.
Ta główna różnica jest katalizatorem wielu zalet akumulatorów półprzewodnikowych w porównaniu z akumulatorami konwencjonalnymi. Baterie półprzewodnikowe zapewniają również lepszą gęstość energii w porównaniu z bateriami litowo-jonowymi, co w przypadku laików Terminy oznaczają, że możesz uzyskać większy zasięg z baterii półprzewodnikowej o tym samym rozmiarze, co bateria litowo-jonowa.
Dodatkowa gęstość mocy zmniejsza również wagę, ponieważ możesz spakować mniejszą i lżejszą baterię do pojazdu, a bateria zapewni taką samą wydajność jak cięższy akumulator litowo-jonowy bateria. Kolejną rzeczą do rozważenia są zalety opakowania. Akumulatory półprzewodnikowe zajmują mniej miejsca, co pozwala producentom na bardziej wydajne pakowanie, co jest szczególnie korzystne w przypadku wyczynowych pojazdów elektrycznych, które chcą obniżyć środek masy pojazdu.
Jak działają baterie półprzewodnikowe?
Cóż, pod względem bycia baterią, są one całkiem podobne do akumulatorów litowo-jonowych. Oni wytwarzają energię elektryczną poprzez ruch jonów między katodą a anodą (lub elektrodami), tworząc przepływ elektryczny, który można przekierować do zasilania silnika elektrycznego pojazdu. Jeżeli jony przepływają z elektrody dodatniej (katody) do ujemnej (anody), akumulator jest ładowany. Jeśli jest odwrotnie, bateria uwalnia energię.
W tradycyjnych akumulatorach litowo-jonowych anoda i katoda mają środkową warstwę oddzielającą, która zapobiega mieszaniu się elektrolitów z dwóch elektrod. Ale w akumulatorach półprzewodnikowych separator nie jest obecny, ponieważ elektrolit jest w rzeczywistości stały, co zapewnia lżejsze akumulatory i lepsze opakowanie. Jony nadal przemieszczają się przez stały elektrolit, ale większa gęstość stałego elektrolitu zapewnia większą gęstość energii.
Kolejną zaletą stałego elektrolitu jest mniejsze ryzyko bezpieczeństwa, ponieważ nie ma wycieku płynu, jeśli przypadkowo przebity w wypadku, zmniejszając ryzyko potencjalnego pożaru od prawdopodobnie łatwopalnego elektrolit.
Baterie półprzewodnikowe mogą potencjalnie charakteryzować się większą gęstością energii niż zwykłe baterie litowo-jonowe, co można przypisać kilku przyczynom. Według MIT Aktualności, jednym z głównych powodów większej gęstości energii akumulatorów półprzewodnikowych jest fakt, że akumulatory te mają elektrodę wykonaną z czystego litu.
Potencjalny wzrost gęstości energii, jaki zapewniają akumulatory półprzewodnikowe, wynika z faktu, że umożliwiają one stosowanie lit metaliczny jako jedna z elektrod, która jest znacznie lżejsza niż obecnie stosowane elektrody wykonane z litu grafit.
Katoda i elektrolit są w stanie stałym w baterii półprzewodnikowej, co jest kolejnym przełomem co pozwala tym akumulatorom obiecać tak niesamowitą wydajność w porównaniu do konwencjonalnych oferty.
Czy są jakieś wady akumulatorów półprzewodnikowych?
Baterie półprzewodnikowe brzmią idealnie, ale oczywiście tak nie jest. Podczas omawiania baterii półprzewodnikowych należy wziąć pod uwagę kilka rzeczy i warto wiedzieć, na jakim etapie obecnie znajduje się ta technologia.
Oddzielenie potencjału technologii od miejsca, w którym się aktualnie znajduje, ma ogromne znaczenie. Trwają badania nad akumulatorami półprzewodnikowymi, a technologia oczywiście nie jest tak zaawansowana jak akumulatory litowo-jonowe, dlatego nie są one dostępne w Twojej Tesli, Chevy Bolt ani w żaden inny sposób.
Jednym z głównych problemów, które należy przezwyciężyć, jest ruch jonów przez separator substancji stałych. Według Bateria błyskowa, separator baterii półprzewodnikowej musi działać w wysokiej temperaturze, aby działał skutecznie.
Jony to materia, atomy, dlatego ma sens, że łatwiej się poruszają w cieczy, podczas gdy ciało stałe (separator ceramiczny) musi mieć specjalny skład, aby umożliwić ruch jonom swobodnie.
Już są wysokowydajne separatory w tym sensie, ale tylko w wysokich temperaturach, ponieważ elektrody lite stają się tylko dobrymi przewodnikami w temperaturach powyżej 50 stopni. Ten limit oznacza, że technologia półprzewodnikowa jest nadal rzadko stosowana w prawdziwych pojazdach, ponieważ nie możemy zakładać, że bateria jest zawsze gorąca
Oczywiście żadna technologia nie jest idealna od samego początku, a badania w dziedzinie baterii półprzewodnikowych trwają. Istnieją inne wady, ale wiele zasobów jest zaangażowanych w znalezienie rozwiązań tych problemów.
Technologia akumulatorów półprzewodnikowych otrzymuje ogromne wsparcie ze strony przemysłu motoryzacyjnego, a te inwestycje przyspieszą gotowość produkcyjną tych akumulatorów. Linia samochodów elektrycznych VW z pewnością skorzysta na tych możliwych przełomach w technologii baterii.
Spodziewaj się wkrótce zobaczyć baterie półprzewodnikowe
Producenci pojazdów elektrycznych stawiają na technologię akumulatorów półprzewodnikowych, a giganci motoryzacyjni przeznaczają na to środki finansowe badania i rozwój technologii akumulatorów półprzewodnikowych tylko przyspieszą czas potrzebny na ich doprowadzenie do rynek.
Baterie półprzewodnikowe oferują zbyt wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi bateriami litowo-jonowymi, aby je zignorować. Spodziewaj się wielu kolejnych przełomów w technologii akumulatorów półprzewodnikowych w nadchodzących latach i ogromnego nacisku na doprowadzenie tych akumulatorów do komercyjnej przydatności do użytku w pojazdach elektrycznych.