Rafhlöður úr föstu formi eru tegund rafhlöðu sem notar fastar rafskautar og rafvökva, ólíkt fljótandi eða fjölliðu-gel rafvökvum sem notaðir eru í hefðbundnum litíum-jón rafhlöðum. Þær hafa hærri orkuþéttleika, hraðari hleðslutíma og meira öryggi samanborið við hefðbundnar rafhlöður.
Nota fastrafhlöður litíum?
Já, nú nota flestar rafgeymar í föstu formi sem eru í þróun litíum sem aðalþátt.
Vissulega geta rafgeymar með föstu efnasambandi notað ýmis efni sem rafvökva, þar á meðal litíum. Hins vegar geta rafgeymar með föstu efnasambandi einnig notað önnur efni eins og natríum, brennistein eða keramik sem rafvökva.
Almennt séð fer val á raflausnarefni eftir ýmsum þáttum eins og afköstum, öryggi, kostnaði og framboði. Lithium-rafhlöður í föstu formi eru efnileg tækni fyrir næstu kynslóð orkugeymslu vegna mikillar orkuþéttleika, langs líftíma og aukins öryggis.
Hvernig virka rafgeymar í föstu formi?
Fastrafhlöður nota fasta rafvökva í stað fljótandi rafvökva til að flytja jónir á milli rafskautanna (anóðu og katóðu) í rafhlöðunni. Rafvökvinn er yfirleitt úr keramik-, gler- eða fjölliðuefni sem er efnafræðilega stöðugt og leiðandi.
Þegar rafhlaða í föstu formi er hlaðin eru rafeindir dregnar frá katóðunni og fluttar í gegnum föstu rafvökvann að anóðunni, sem myndar straumflæði. Þegar rafhlaðan tæmist snýst straumflæðið við og rafeindir færast frá anóðunni að katóðunni.
Rafhlöður með föstu efni hafa nokkra kosti umfram hefðbundnar rafhlöður. Þær eru öruggari þar sem fast rafvökvi er síður viðkvæmur fyrir leka eða sprengingu en fljótandi rafvökvi. Þær hafa einnig hærri orkuþéttleika, sem þýðir að þær geta geymt meiri orku í minna rúmmáli.
Hins vegar eru enn nokkrar áskoranir sem þarf að takast á við varðandi rafgeyma með föstum efnum, þar á meðal hár framleiðslukostnaður og takmörkuð afkastageta. Rannsóknir eru í gangi til að þróa betri föst raflausnarefni og bæta afköst og líftíma rafgeyma með föstum efnum.
Hversu mörg fyrirtæki sem framleiða rafgeyma á markaðinum eru nú á markaðnum?
Það eru nokkur fyrirtæki sem eru nú að þróa rafgeyma með föstum efnum:
1. Skammtalandslag:Sprotafyrirtæki stofnað árið 2010 sem hefur vakið fjárfestingar frá Volkswagen og Bill Gates. Þeir segjast hafa þróað rafgeymi sem getur aukið drægni rafbíla um meira en 80%.
2. Toyota:Japanski bílaframleiðandinn hefur unnið að þróun rafgeyma í nokkur ár og stefnir að því að þær verði komnar í framleiðslu í byrjun árs 2020.
3. Fisker:Nýsköpunarfyrirtæki í lúxusrafbílum er í samstarfi við vísindamenn við UCLA til að þróa rafgeyma sem þeir fullyrða að muni auka drægni ökutækja þeirra til muna.
4. BMW:Þýski bílaframleiðandinn vinnur einnig að þróun rafgeyma í föstum efnum og hefur tekið höndum saman við Solid Power, sprotafyrirtæki í Colorado, til að þróa þær.
5. Samsung:Kóreski rafeindatæknirisinn er að þróa rafgeyma fyrir snjallsíma og önnur raftæki.
Ef rafgeymar í föstu formi verða notaðir til sólarorkugeymslu í framtíðinni?
Föstuefnarafhlöður hafa möguleika á að gjörbylta orkugeymslu fyrir sólarorkuframleiðslu. Í samanburði við hefðbundnar litíumjónarafhlöður bjóða föstefnarafhlöður upp á meiri orkuþéttleika, hraðari hleðslutíma og aukið öryggi. Notkun þeirra í sólarorkukerfum gæti bætt heildarnýtni, dregið úr kostnaði og gert endurnýjanlega orku aðgengilegri. Rannsóknir og þróun í föstefnarafhlöðutækni eru í gangi og það er mögulegt að þessar rafhlöður gætu orðið almenn lausn fyrir sólarorkugeymslu í framtíðinni. En nú eru föstefnarafhlöður sérstaklega hannaðar fyrir notkun rafknúinna ökutækja.
Toyota er að þróa rafgeymana í gegnum Prime Planet Energy & Solutions Inc., samrekstur með Panasonic sem hóf starfsemi í apríl 2020 og hefur um 5.100 starfsmenn, þar af 2.400 hjá kínversku dótturfyrirtæki, en framleiðslan er enn nokkuð takmörkuð og vonast er til að hlutdeildin verði meiri árið 2025 þegar tíminn er réttur.
Hvenær verða rafgeymar í föstu formi fáanlegar?
Við höfum ekki aðgang að nýjustu fréttum og uppfærslum varðandi framboð á rafgeymum með fasta efnasamsetningu. Hins vegar eru nokkur fyrirtæki að vinna að þróun rafgeyma með fasta efnasamsetningu og sum hafa tilkynnt að þau ætli að koma þeim á markað fyrir árið 2025 eða síðar. Hins vegar er mikilvægt að hafa í huga að tímalínan fyrir framboð á rafgeymum með fasta efnasamsetningu getur verið breytileg eftir ýmsum þáttum, svo sem tæknilegum áskorunum og samþykki eftirlitsaðila.
Birtingartími: 3. júní 2023