Baterie ze stałym elektrolitem to rodzaj baterii wykorzystujący elektrody i elektrolity stałe, w przeciwieństwie do elektrolitów ciekłych lub żelowych polimerów stosowanych w tradycyjnych bateriach litowo-jonowych. Charakteryzują się one wyższą gęstością energii, krótszym czasem ładowania i większym bezpieczeństwem w porównaniu z tradycyjnymi bateriami.
Czy baterie ze stałym elektrolitem wykorzystują lit?
Tak, obecnie większość baterii ze stałym elektrolitem będących w fazie rozwoju wykorzystuje lit jako podstawowy pierwiastek.
Oczywiście, baterie ze stałym elektrolitem mogą wykorzystywać różne materiały, w tym lit, ale mogą również wykorzystywać inne materiały, takie jak sód, siarka lub ceramika.
Ogólnie rzecz biorąc, wybór materiału elektrolitu zależy od różnych czynników, takich jak wydajność, bezpieczeństwo, koszt i dostępność. Baterie litowo-jonowe ze stałym elektrolitem to obiecująca technologia magazynowania energii nowej generacji ze względu na wysoką gęstość energii, długi cykl życia i zwiększone bezpieczeństwo.
Jak działają baterie ze stałym elektrolitem?
Baterie ze stałym elektrolitem wykorzystują stały elektrolit zamiast ciekłego do przenoszenia jonów między elektrodami (anodą i katodą) baterii. Elektrolit jest zazwyczaj wykonany z materiału ceramicznego, szklanego lub polimerowego, który jest chemicznie stabilny i przewodzący.
Podczas ładowania akumulatora stałego elektrony są pobierane z katody i transportowane przez stały elektrolit do anody, generując przepływ prądu. Podczas rozładowywania akumulatora przepływ prądu jest odwrócony – elektrony przemieszczają się z anody do katody.
Baterie ze stałym elektrolitem mają kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi bateriami. Są bezpieczniejsze, ponieważ stały elektrolit jest mniej podatny na wycieki i eksplozje niż elektrolity ciekłe. Mają również wyższą gęstość energii, co oznacza, że mogą magazynować więcej energii w mniejszej objętości.
Jednak w przypadku baterii ze stałym elektrolitem wciąż istnieją pewne wyzwania, które należy rozwiązać, w tym wysokie koszty produkcji i ograniczoną pojemność. Trwają badania nad opracowaniem lepszych materiałów z elektrolitem stałym oraz poprawą wydajności i żywotności baterii ze stałym elektrolitem.
Ile firm produkujących baterie ze stałym elektrolitem jest obecnie na rynku?
Obecnie kilka firm zajmuje się rozwojem baterii ze stałym elektrolitem:
1. Krajobraz kwantowy:Startup założony w 2010 roku, który pozyskał inwestycje od Volkswagena i Billa Gatesa. Firma twierdzi, że opracowała baterię ze stałym elektrolitem, która może zwiększyć zasięg pojazdu elektrycznego o ponad 80%.
2. Toyota:Japoński producent samochodów pracuje nad bateriami ze stałym elektrolitem od kilku lat i zamierza wprowadzić je do produkcji na początku lat dwudziestych XXI wieku.
3. Rybak:Startup zajmujący się produkcją luksusowych samochodów elektrycznych współpracuje z naukowcami z UCLA w celu opracowania akumulatorów ze stałym elektrolitem, które – jak twierdzą – znacząco zwiększą zasięg ich pojazdów.
4. BMW:Niemiecki producent samochodów pracuje również nad bateriami ze stałym elektrolitem i nawiązał współpracę z Solid Power, start-upem z siedzibą w Kolorado, w celu ich opracowania.
5. Samsung:Koreański gigant elektroniczny opracowuje baterie ze stałym elektrolitem do zastosowania w smartfonach i innych urządzeniach elektronicznych.
Czy w przyszłości do magazynowania energii słonecznej będą stosowane baterie ze stałym elektrolitem?
Baterie półprzewodnikowe (solid-state) mają potencjał zrewolucjonizowania magazynowania energii w zastosowaniach fotowoltaicznych. W porównaniu z tradycyjnymi bateriami litowo-jonowymi, baterie półprzewodnikowe oferują wyższą gęstość energii, krótszy czas ładowania i większe bezpieczeństwo. Ich zastosowanie w systemach magazynowania energii słonecznej może poprawić ogólną wydajność, obniżyć koszty i zwiększyć dostępność energii odnawialnej. Badania i rozwój technologii baterii półprzewodnikowych (solid-state) trwają i istnieje prawdopodobieństwo, że w przyszłości baterie te staną się powszechnym rozwiązaniem w zakresie magazynowania energii słonecznej. Obecnie jednak baterie półprzewodnikowe są specjalnie projektowane do zastosowań w pojazdach elektrycznych.
Toyota opracowuje baterie ze stałym elektrolitem za pośrednictwem Prime Planet Energy & Solutions Inc., spółki joint venture z Panasonic, która rozpoczęła działalność w kwietniu 2020 r. i zatrudnia około 5100 pracowników, w tym 2400 w chińskiej spółce zależnej. Obecnie produkcja jest dość ograniczona, a firma ma nadzieję, że do 2025 r., gdy nadejdzie odpowiedni czas, udziały w rynku wzrosną.
Kiedy będą dostępne baterie ze stałym elektrolitem?
Nie mamy dostępu do najnowszych wiadomości i aktualizacji dotyczących dostępności baterii półprzewodnikowych. Jednak kilka firm pracuje nad rozwojem baterii półprzewodnikowych, a niektóre ogłosiły, że planują wprowadzić je na rynek do 2025 roku lub później. Należy jednak pamiętać, że termin dostępności baterii półprzewodnikowych może się różnić w zależności od różnych czynników, takich jak wyzwania technologiczne i zgody regulacyjne.
Czas publikacji: 03-06-2023