باتریهای حالت جامد نوعی باتری هستند که از الکترودها و الکترولیتهای جامد استفاده میکنند، برخلاف الکترولیتهای مایع یا ژل پلیمری که در باتریهای لیتیوم-یونی سنتی استفاده میشوند. آنها در مقایسه با باتریهای سنتی، چگالی انرژی بالاتر، زمان شارژ سریعتر و ایمنی بهبود یافتهتری دارند.
آیا باتریهای حالت جامد از لیتیوم استفاده میکنند؟

بله، اکنون اکثر باتریهای حالت جامد که در حال توسعه هستند از لیتیوم به عنوان عنصر اصلی استفاده میکنند.
مطمئناً باتریهای حالت جامد میتوانند از مواد مختلفی به عنوان الکترولیت، از جمله لیتیوم، استفاده کنند. با این حال، باتریهای حالت جامد میتوانند از مواد دیگری مانند سدیم، گوگرد یا سرامیک نیز به عنوان الکترولیت استفاده کنند.
به طور کلی، انتخاب ماده الکترولیت به عوامل مختلفی مانند عملکرد، ایمنی، هزینه و در دسترس بودن بستگی دارد. باتریهای لیتیومی حالت جامد به دلیل چگالی انرژی بالا، چرخه عمر طولانی و ایمنی افزایش یافته، یک فناوری امیدوارکننده برای ذخیرهسازی انرژی نسل بعدی هستند.
باتریهای حالت جامد چگونه کار میکنند؟
باتریهای حالت جامد به جای الکترولیت مایع، از یک الکترولیت جامد برای انتقال یونها بین الکترودها (آند و کاتد) باتری استفاده میکنند. الکترولیت معمولاً از یک ماده سرامیکی، شیشهای یا پلیمری ساخته میشود که از نظر شیمیایی پایدار و رسانا است.
وقتی یک باتری حالت جامد شارژ میشود، الکترونها از کاتد کشیده شده و از طریق الکترولیت جامد به آند منتقل میشوند و جریانی از جریان ایجاد میکنند. وقتی باتری دشارژ میشود، جریان معکوس میشود و الکترونها از آند به کاتد حرکت میکنند.
باتریهای حالت جامد چندین مزیت نسبت به باتریهای سنتی دارند. آنها ایمنتر هستند، زیرا الکترولیت جامد نسبت به الکترولیتهای مایع کمتر در معرض نشت یا انفجار قرار دارد. آنها همچنین چگالی انرژی بالاتری دارند، به این معنی که میتوانند انرژی بیشتری را در حجم کمتری ذخیره کنند.
با این حال، هنوز چالشهایی وجود دارد که باید با باتریهای حالت جامد برطرف شوند، از جمله هزینههای بالای تولید و ظرفیت محدود. تحقیقات برای توسعه مواد الکترولیت جامد بهتر و بهبود عملکرد و طول عمر باتریهای حالت جامد ادامه دارد.

در حال حاضر چند شرکت باتری حالت جامد در بازار وجود دارد؟
در حال حاضر چندین شرکت در حال توسعه باتریهای حالت جامد هستند:
۱. فرار کوانتومی:استارتاپی که در سال ۲۰۱۰ تأسیس شد و سرمایهگذاریهایی از فولکس واگن و بیل گیتس را جذب کرده است. آنها ادعا میکنند که یک باتری حالت جامد توسعه دادهاند که میتواند برد یک وسیله نقلیه الکتریکی را بیش از ۸۰ درصد افزایش دهد.
۲. تویوتا:این خودروساز ژاپنی چندین سال است که روی باتریهای حالت جامد کار میکند و قصد دارد تا اوایل دهه ۲۰۲۰ آنها را به تولید برساند.
۳. فیسکر:یک استارتاپ تولیدکننده خودروهای برقی لوکس که با محققان دانشگاه UCLA برای توسعه باتریهای حالت جامد همکاری میکند، ادعا میکند که این باتریها برد خودروهایشان را به طرز چشمگیری افزایش میدهند.
۴. بیامو:این خودروساز آلمانی همچنین روی باتریهای حالت جامد کار میکند و با Solid Power، یک استارتاپ مستقر در کلرادو، برای توسعه آنها همکاری کرده است.
۵. سامسونگ:این غول الکترونیکی کرهای در حال توسعه باتریهای حالت جامد برای استفاده در تلفنهای هوشمند و سایر دستگاههای الکترونیکی است.

آیا در آینده از باتریهای حالت جامد برای ذخیرهسازی انرژی خورشیدی استفاده خواهد شد؟
باتریهای حالت جامد پتانسیل ایجاد انقلابی در ذخیرهسازی انرژی برای کاربردهای خورشیدی را دارند. در مقایسه با باتریهای لیتیوم-یونی سنتی، باتریهای حالت جامد چگالی انرژی بالاتر، زمان شارژ سریعتر و ایمنی بیشتری ارائه میدهند. استفاده از آنها در سیستمهای ذخیرهسازی خورشیدی میتواند راندمان کلی را بهبود بخشد، هزینهها را کاهش دهد و انرژی تجدیدپذیر را در دسترستر کند. تحقیق و توسعه در فناوری باتری حالت جامد در حال انجام است و این امکان وجود دارد که این باتریها در آینده به یک راهحل اصلی برای ذخیرهسازی انرژی خورشیدی تبدیل شوند. اما اکنون، باتریهای حالت جامد به طور ویژه برای کاربرد خودروهای برقی طراحی شدهاند.
تویوتا در حال توسعه باتریهای حالت جامد از طریق شرکت Prime Planet Energy & Solutions Inc. است. این شرکت، یک سرمایهگذاری مشترک با پاناسونیک است که فعالیت خود را در آوریل ۲۰۲۰ آغاز کرد و حدود ۵۱۰۰ کارمند دارد که ۲۴۰۰ نفر از آنها در یک شرکت تابعه چینی مشغول به کار هستند. اما در حال حاضر تولید محدودی دارد و امیدوار است تا سال ۲۰۲۵، زمانی که زمان مناسب فرا برسد، سهم بیشتری از این بازار را به خود اختصاص دهد.
باتریهای حالت جامد چه زمانی در دسترس خواهند بود؟
ما به آخرین اخبار و بهروزرسانیها در مورد موجودی باتریهای حالت جامد دسترسی نداریم. با این حال، چندین شرکت در حال کار بر روی توسعه باتریهای حالت جامد هستند و برخی اعلام کردهاند که قصد دارند آنها را تا سال 2025 یا بعد از آن عرضه کنند. با این حال، توجه به این نکته ضروری است که جدول زمانی برای موجودی باتریهای حالت جامد ممکن است بسته به عوامل مختلفی مانند چالشهای فناوری و تأییدیههای نظارتی متفاوت باشد.
زمان ارسال: ژوئن-03-2023