Қатты күйдегі батареялар - дәстүрлі литий-ионды батареяларда қолданылатын сұйық немесе полимер-гель электролиттерінен айырмашылығы, қатты электродтар мен электролиттерді пайдаланатын батарея түрі. Олардың дәстүрлі батареялармен салыстырғанда энергия тығыздығы жоғары, зарядтау уақыты жылдам және қауіпсіздігі жақсартылған.
Қатты күйдегі батареялар литий пайдалана ма?
Иә, қазіргі уақытта әзірленіп жатқан қатты күйдегі батареялардың көпшілігі негізгі элемент ретінде литий пайдаланады.
Әрине, қатты денелі батареялар электролит ретінде литий сияқты әртүрлі материалдарды пайдалана алады. Дегенмен, қатты денелі батареялар электролит ретінде натрий, күкірт немесе керамика сияқты басқа материалдарды да пайдалана алады.
Жалпы алғанда, электролит материалын таңдау өнімділік, қауіпсіздік, құны және қолжетімділігі сияқты әртүрлі факторларға байланысты. Қатты күйдегі литий батареялары жоғары энергия тығыздығына, ұзақ циклді қызмет ету мерзіміне және қауіпсіздігінің жоғарылауына байланысты келесі буын энергиясын сақтаудың перспективалы технологиясы болып табылады.
Қатты күйдегі батареялар қалай жұмыс істейді?
Қатты күйдегі аккумуляторлар аккумулятордың электродтары (анод және катод) арасында иондарды тасымалдау үшін сұйық электролиттің орнына қатты электролитті пайдаланады. Электролит әдетте химиялық тұрақты және өткізгіш керамикадан, шыныдан немесе полимер материалынан жасалады.
Қатты денелі аккумулятор зарядталған кезде, электрондар катодтан алынып, қатты электролит арқылы анодқа тасымалданады, бұл ток ағынын тудырады. Аккумулятор разрядталған кезде, ток ағыны кері бағытта жүреді, электрондар анодтан катодқа ауысады.
Қатты күйдегі батареялардың дәстүрлі батареялармен салыстырғанда бірнеше артықшылықтары бар. Олар қауіпсіз, себебі қатты электролит сұйық электролиттерге қарағанда ағып кетуге немесе жарылуға аз бейім. Сондай-ақ, олардың энергия тығыздығы жоғары, яғни олар аз көлемде көбірек энергия сақтай алады.
Дегенмен, қатты денелі батареялармен әлі де шешуді қажет ететін кейбір қиындықтар бар, соның ішінде жоғары өндірістік шығындар және шектеулі қуат. Жақсырақ қатты электролит материалдарын әзірлеу және қатты денелі батареялардың өнімділігі мен қызмет ету мерзімін жақсарту бойынша зерттеулер жалғасуда.
Қазіргі уақытта нарықта қанша қатты денелі аккумуляторлар шығаратын компания бар?
Қазіргі уақытта қатты денелі батареяларды жасап шығаратын бірнеше компания бар:
1. Кванттық көрініс:2010 жылы құрылған және Volkswagen мен Билл Гейтс компанияларынан инвестиция тартқан стартап. Олар электромобильдің жүру қашықтығын 80%-дан астамға арттыра алатын қатты денелі аккумулятор жасап шығарғанын мәлімдейді.
2. Тойота:Жапон автоөндірушісі бірнеше жыл бойы қатты денелі аккумуляторлармен жұмыс істеп келеді және оларды 2020 жылдардың басына дейін өндіріске енгізуді мақсат етеді.
3. Фискер:UCLA зерттеушілерімен бірлесіп, көліктерінің ауқымын айтарлықтай арттыратын қатты денелі батареяларды жасау үшін люкс электромобильдер стартапы жұмыс істейді.
4. BMW:Неміс автоөндірушісі қатты денелі батареялармен де жұмыс істеп жатыр және оларды әзірлеу үшін Колорадо штатында орналасқан Solid Power стартапымен серіктестік орнатты.
5. Samsung:Кореялық электроника алыбы смартфондар мен басқа да электрондық құрылғыларда пайдалануға арналған қатты денелі батареяларды жасап шығаруда.
Болашақта қатты денелі аккумуляторлар күн энергиясын сақтау үшін қолданыла ма?
Қатты денелі батареялар күн энергиясын сақтауда төңкеріс жасауға мүмкіндік береді. Дәстүрлі литий-ионды батареялармен салыстырғанда, қатты денелі батареялар жоғары энергия тығыздығын, жылдам зарядтау уақытын және қауіпсіздікті арттырады. Оларды күн энергиясын сақтау жүйелерінде пайдалану жалпы тиімділікті арттырып, шығындарды азайтып, жаңартылатын энергияны қолжетімді ете алады. Қатты денелі батарея технологиясы саласындағы зерттеулер мен әзірлемелер жалғасуда және бұл батареялар болашақта күн энергиясын сақтаудың негізгі шешіміне айналуы мүмкін. Бірақ қазір қатты денелі батареялар электромобильдерді қолдану үшін арнайы жасалған.
Toyota қатты денелі аккумуляторларды Panasonic компаниясымен бірлескен кәсіпорын Prime Planet Energy & Solutions Inc. арқылы әзірлеуде. Бұл кәсіпорын 2020 жылдың сәуірінде жұмыс істей бастады және шамамен 5100 қызметкері бар, оның ішінде 2400 қытайлық еншілес компанияда жұмыс істейді, бірақ қазір өндірісі әлі де шектеулі және уақыты келгенде 2025 жылға қарай көбірек үлес қосылады деп үміттенеміз.
Қатты күйдегі аккумуляторлар қашан қолжетімді болады?
Бізде қатты денелі батареялардың қолжетімділігі туралы соңғы жаңалықтар мен жаңартуларға қол жеткізу мүмкіндігі жоқ. Дегенмен, бірнеше компания қатты денелі батареяларды әзірлеу үстінде, ал кейбіреулері оларды 2025 жылға дейін немесе одан кейін шығаруды жоспарлап отырғанын мәлімдеді. Дегенмен, қатты денелі батареялардың қолжетімділік мерзімі технологиялық қиындықтар мен реттеуші органдардың мақұлдауы сияқты әртүрлі факторларға байланысты өзгеруі мүмкін екенін ескеру маңызды.
Жарияланған уақыты: 03.06.2023