Технология аккумуляторов^(Battery) прошла долгий путь за эти годы. Такие гаджеты, как дроны^(drones) и смартфоны, были бы непрактичны без передовых современных аккумуляторных технологий. 

Однако аккумуляторы всегда могут быть лучше! 

Твердотельные батареи кажутся следующим большим достижением, и продукты, которые их используют, уже не за горами. Это означает, что сейчас самое подходящее время, чтобы ознакомиться с тем, что они из себя представляют и почему они важны.

Что означает «твердое состояние»?

Будь то свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор, одноразовые щелочные аккумуляторы или литий-полимерные аккумуляторы^{(lithium polymer batteries)} в телефоне, во всех них используется жидкий электролит. Электролит представляет собой проводящее вещество, соединяющее две внутренние клеммы аккумулятора. Электроны проходят через электролит, позволяя батарее либо накапливать электрический заряд, либо разряжать его.

В твердотельных батареях вместо традиционного жидкого электролита используется твердый электролит. Это единственное принципиальное различие между двумя аккумуляторными технологиями. Звучит достаточно просто, но инженеры и ученые десятилетиями пытались найти твердый материал, который мог бы действовать как электролит.

Что сложного в ^(Hard)твердотельных^{(Solid State)} батареях ?

Различные материалы, такие как керамика и металлы лития, потенциально могут использоваться в качестве твердотельных электролитов. Проблема в том, что керамический подход привел к плохой работе батареи. Литий-металлы многообещающи, но имеют фатальный недостаток. Когда батарея заряжается и разряжается, в электролите прорастают металлические «дендриты». Аккумулятор может закоротить и стать источником опасности.

Поиск практических и экономически выгодных решений этих проблем был задачей нескольких компаний и исследовательских групп в течение последних нескольких лет. Теперь эта работа должна окупиться. 

Зачем проходить через все эти проблемы? Давайте посмотрим на преимущества, которые обещают твердотельные батареи по сравнению с традиционными.

Безопасность

Батареи хранят большое количество энергии, и всегда существует опасность, что эта энергия может быть высвобождена неконтролируемым образом. Когда это происходит, это может означать пожар, взрывы и другие нежелательные последствия. Твердотельные батареи, если проблема с дендритами будет решена, обещают быть более безопасными и стабильными. Во-первых, они не воспламеняются, поэтому возгорания батарей должны быть в прошлом.

Это важно не только для электромобилей, таких как автомобили и дроны, но и для личной электроники, такой как смартфоны и ноутбуки. Ежегодно многие люди получают травмы из-за возгорания аккумуляторов в своих электронных гаджетах. В результате целые дома были сожжены дотла!

Скорость перезарядки

Современные литиевые аккумуляторы могут заряжаться с впечатляющей скоростью^{(charge at impressive speeds)} , но для их заполнения все равно требуется много времени. Существует предел тому, сколько энергии вы можете вложить в традиционную ионно-литиевую батарею, прежде чем все пойдет наперекосяк. Твердотельные батареи обещают заряжаться в шесть раз быстрее, чем батареи, которые мы используем в настоящее время. Это означает зарядку телефона от нуля до полного за пять минут или charging an electric car to 80% in 15 .

Энергоемкость и размер

Литий^(Lithium) -ионные батареи в настоящее время имеют самую высокую плотность энергии среди всех типов батарей, продаваемых населению. Тем не менее, он все еще во много раз менее плотный, чем бензин. Хотя твердотельные батареи не доводят батареи до уровня газовых, они обещают более чем удвоить плотность энергии на единицу объема. 

Другими словами, если вы заменили аккумулятор в своем телефоне на твердотельную модель, теоретически он мог бы работать в два раза дольше, не увеличиваясь в размерах. Это еще один большой аргумент в пользу продажи электромобилей, которые не так популярны, как могли бы быть, из-за беспокойства о запасе хода.

Срок службы и долговечность

Большинство современных литий-ионных аккумуляторов начинают разлагаться примерно после 500 полных циклов зарядки-разрядки. После этого батарея начинает терять свою емкость^{(battery begins to lose its capacity)} до тех пор, пока вообще не сможет удерживать заряд. В смартфонах, которые в настоящее время, как правило, имеют герметичные батареи, это накладывает жесткие ограничения на срок службы устройства. Твердотельные батареи обещают значительно увеличить этот предел. Целых пять раз. 

Таким образом, в то время как обычная батарея телефона для повседневного использования может начать разлагаться через два-три года, твердотельная батарея будет оставаться на своей номинальной емкости до пятнадцати лет^{(fifteen years)} . В электромобилях, где замена батарей обходится чрезвычайно дорого, это может существенно повлиять на стоимость владения для этого класса транспортных средств. 

Слабые стороны твердотельных аккумуляторов

Если все это звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, есть несколько предостережений по поводу технологии. Некоторые из них еще предстоит решить, прежде чем будет достигнуто широкое распространение технологии твердотельных аккумуляторов.

• Стоимость^{(Cost )} , пожалуй, главный враг. Исследовательские^(Research) группы и начинающие компании усердно работают над тем, чтобы сделать процесс производства этих батарей более дешевым и масштабируемым. Некоторые компании утверждают, что они близки, но мы не узнаем, насколько они успешны, пока не увидим реальные цены на продукты с этими батареями.

• Эти батареи также борются с низкими температурами^{(struggle at low temperatures)} . Поэтому решения, которые включают их изоляцию или поддержание их при хорошей рабочей температуре, являются частью проблемы.

Когда можно купить твердотельные^{(Solid State)} батареи?

Есть несколько компаний, таких как Solid Power и QuantumScape , которые утверждают, что находятся на пороге коммерческого применения твердотельных батарей. 

Toyota планирует начать продажу электромобилей с твердотельными батареями уже в 2021 году⁽²⁰²¹⁾ . И Solid Power , и QuantumScape планируют выпустить аккумуляторы для автомобилей в 2022 и 2024 годах соответственно. Это означает, что в ближайшие пару лет мы можем оказаться в самом начале аккумуляторной революции. 

Это еще до того, как мы перейдем к возможностям, связанным с использованием графена. Этот чудо-материал обещает еще лучшие аккумуляторы, независимо от того, содержат ли они жидкие или твердые электролиты. Ученым и инженерам удавалось заставить графен играть в мяч дольше, чем ожидалось, но вы уже можете купить гибридный аккумулятор на основе графена^{(hybrid graphene powerbank)} прямо сейчас. Воистину^(Truly) , будущее уже здесь.

What Are Solid State Batteries and Why Are They Important?

Battery technology has comе a long way over the years. Gadgets like drones and smartphones would be impractical without advanced modern battery technology. 

However, batteries could always be better! 

Solid state batteries seem to be the next big advancement and products that use them are around the corner. This means now is the perfect time to familiarize yourself with what they are and why they’re important.

What Does “Solid State” Mean?

Whether it’s a lead acid car battery, alkaline disposables, or lithium polymer batteries in a phone, they all use a liquid electrolyte. The electrolyte is a conductive substance that connects the two internal terminals of the battery. Electrons flow through the electrolyte, allowing the battery to either build up an electrical charge or to discharge it.

A solid state battery uses a solid electrolyte, instead of the traditional liquid electrolyte. That’s the only fundamental difference between the two battery technologies. It sounds simple enough, but engineers and scientists have been struggling for decades to come up with a solid material that can act as an electrolyte.

What’s Hard About Solid State Batteries?

Various materials, such as ceramics and lithium metals, offer potential as solid state electrolytes. The problem is that the ceramic approach has resulted in poor battery performance. Lithium metals are promising, but have a fatal flaw. As the battery is charged and discharged, metal “dendrites” grow through the electrolyte. The battery can short-circuit and turn into a hazard.

Finding practical and economically viable solutions to these issues has been the mission of several companies and research teams over the past few years. Now that work is about to pay off. 

Why go through all this trouble? Let’s look at the benefits that solid state batteries promise over traditional ones.

Safety

Batteries store large amounts of energy and there’s always a danger that this energy can be released in an uncontrolled way. When that happens, it can mean fire, explosions and other unwanted outcomes. Solid state batteries, assuming the dendrite issue is resolved, promise to be safer and more stable. For one thing, they aren’t flammable, so battery fires should be a thing of the past.

This is not only important for electric vehicles such as cars and drones, but also for personal electronics such as smartphones and laptops. Many people are injured every year by battery fires in their electronic gadgets. Entire houses have been burned to the ground as a result!

Recharge Speed

Modern lithium batteries can charge at impressive speeds, but they still take a long time to fill up. There’s a limit to how much energy you can pour into a traditional lithium ion battery before it all goes sideways. Solid state batteries promise to charge as much as six times faster than the batteries we currently use. That means charging up your phone from empty to full in five minutes or charging an electric car to 80% in 15.

Energy Capacity and Size

Lithium ion batteries currently have the highest energy density of any battery type sold to the public. Yet it’s still many times less dense than gasoline. While solid state batteries don’t bring batteries up to par with gas, it does promise to more than double the energy density per volume. 

In other words, if you changed the battery in your phone using a solid state model, it could theoretically run twice as long without increasing in size. This is yet another big selling point for electric vehicles, which aren’t as popular as they could be, thanks to range anxiety.

Lifespan and Durability

Most current lithium ion batteries start to degrade after about 500 full charge-discharge cycles. After that point the battery begins to lose its capacity until it can barely hold a charge at all. In smartphones, which now tend to have sealed batteries, this puts a hard limit on device lifespan. Solid state batteries promise to greatly increase that limit. As much as five times. 

So, where a typical daily-use phone battery might start to degrade after two to three years, a solid state battery would remain at its rated capacity for up to fifteen years. In electric cars, where the replacement of batteries is extremely costly, that could have a dramatic effect on the cost of ownership for this class of vehicles. 

Solid State Battery Weaknesses

If this all sounds too good to be true, there are a few caveats to the technology. Some of these still need to be solved before widespread adoption of solid state battery technology is achieved.

• Cost is perhaps the greatest foe. Research teams and startup companies are working hard on making the production process for these batteries cheaper and scalable. Some companies claim to be close, but we won’t know how successful they’ve been until we see the actual prices on products with these batteries.

• These batteries also struggle at low temperatures. Therefore, solutions that involve insulating them or keeping them at a good operational temperature are part of the challenge.

When Can You Buy Solid State Batteries?

There are a few companies like Solid Power and QuantumScape, which claim to be at the cusp of commercial solid state battery applications. 

Toyota plans to have solid state battery electric vehicles for sale as early as 2021. Both Solid Power and QuantumScape are aiming for a rollout of batteries for vehicles in 2022 and 2024 respectively.  This means that in the next couple of years we could be right at the start of a battery revolution. 

That’s before we even get into the possibilities that come from using graphene. This wonder material promises even better batteries, whether they have liquid or solid electrolytes in them. Getting graphene to play ball has eluded scientists and engineers for longer than expected, but you can already buy a hybrid graphene powerbank right now. Truly, the future is here.

Related posts

• Руководство по покупке SSD (твердотельных накопителей) в 2019 г.

• Почему мой Amazon в Spanish? Язык и другие настройки Important

• 3 способа взять Photo or Video на хромин

• Как Detect Computer & Email Monitoring или Spying Software

• Flat Panel Display Technology Demystified: TN, IPS, VA, OLED и многое другое

• 8 Ways Чтобы расти свой Facebook Page Audience

• 10 Best Ways до Child Proof Your Computer

• DVI vs HDMI vs DisplayPort - Что нужно знать

• 4 Ways Чтобы найти лучший Интернет Options (ISPs) в вашем районе

• Best Camera Settings для Portraits

• Как разделить Clip в Adobe Premiere Pro

• OLED vs Microled: Если вы ждать?

• Как разделить Screen на хромин

• Как найти Memories на Facebook

• Как проверить Your Hard Drive для ошибок

• Ваш Computer Randomly Turn само по себе?

• Что Do BCC and CC Mean? Понимание Basic Email Lingo

• Как использовать VLOOKUP в листах Google

• Как Search Facebook Friends от Location, Job или School

• Как получить Rid Yahoo Search в Chrome