Mitä ovat puolijohde-akut?
Verkkotoimisto » Digitaalisia uutisia » Mitä ovat puolijohde-akut?

Mitä ovat puolijohde-akut?

Sähköajoneuvot ovat uusia, hauskoja ja kehittyvät nopeasti. Ja vaikka näemme suuria parannuksia latausnopeuksissa ja kilokuvamateriaalia, matkaa on vielä pitkä. Yksi jännittävimmistä edistysaskeleista on puolijohdeakut, ja tulet kuulemaan siitä paljon lähitulevaisuudessa.

Sähköajoneuvot saavat virtansa nykyään litiumioniakuista, samantyyppisistä akuista kuin älypuhelimissamme, kannettavissa tietokoneissamme ja tableteissamme. Siinä ei ole mitään väärää, mutta solid-state-solut lupaavat paremman tulevaisuuden.

Tässä mielessä selitämme hieman sähköajoneuvojen solid-state-akuista ja kuinka ne eroavat nykyisistä Teslan tai F-150 Lightningin litiumionikennoista?

Solid State vs. Lithium-Ion: Mikä ero on?

Teslan akkukenno kädessä

Litiumioniakut käyttävät nestemäistä elektrolyyttiä, joka mahdollistaa energian virtauksen katodin ja anodin välillä latauksen aikana ja akkua käytettäessä. Tämä neste (tai joskus geeli) myös stabiloi pintoja, pidentää käyttöikää ja on parannus vanhaan akkutekniikkaan.

Akun sisällä olevat ionit liikkuvat puolelta toiselle käytön aikana ja takaisin latauksen aikana, ja lopulta kuluvat ajan myötä. Elektrolyyttiliuos auttaa parantamaan prosessia, hidastaa hajoamista ja parantaa käyttöikää.

Nykyiset litiumioniakut ovat kuitenkin syttyviä, niiden jännitealue on rajoitettu ja ne alkavat menettää suorituskykyä ajan myötä. Samalla tavalla kuin puhelimesi ei kestä latausta yhtä hyvin kuin silloin, kun ostit sen. Ne ovat myös raskaita ja energiatehokkaita.

Solid-state-akkuteknologia lupaa ratkaista useimmat näistä ongelmista. Vaikka solid-state-akku toimii hyvin samalla tavalla kuin litiumioniakku, se käyttää kiinteää materiaalia nykyisten tuotteiden nesteiden tai geelien sijaan. Tämä kiinteä materiaali voi olla mitä tahansa keramiikkaa, polymeerejä tai sulfiitteja.

Poistamalla palavan nestemäisen elektrolyytin, solid-state-akuissa on vähemmän liikkuvia osia ja ne ovat vakaampia, kompaktimpia, kevyempiä ja turvallisempia. Ne ovat myös kalliita ja vaikeita valmistaa, minkä vuoksi emme näe niitä jo ajoneuvoissa.

Solid-state-akut eivät ole uusia, ja niitä käytetään yleensä vain pienissä sähkölaitteissa, kuten sydämentahdistimissa ja lääketieteellisissä laitteissa, ja useimmat eivät ole ladattavia. Voisiko se muuttua?

Puolijohdeakun edut sähköajoneuvoissa

sähköauton latauskaavio

Sähköajoneuvojen solid-state-akkujen ideana on, että ne ovat kaikin puolin parempia. Liikkuvia osia on vähemmän, nestettä ei liiku ja se on kompaktimpi. Ne eivät myöskään vaadi litiumionijäähdytystä, mikä vähentää painoa ja parantaa latausnopeuksia.

Valmistajat toivovat, että siirtyminen kiinteään tilaan voi parantaa turvallisuutta ja vähentää syttyvyyttä, pienentää akkukennojen kokoa, tarjota enemmän kapasiteettia samassa tilassa ja parantaa suorituskykyä. Tämä voisi tarjota enemmän tehoa, pidemmän kantaman autoja tai kompaktimpia ja kevyempiä ajoneuvoja.

Solid-state-akku voi teoriassa tarjota suuremman energiatiheyden, korkeammat jännitealueet huomattavasti nopeamman latauksen, pidemmän kantaman ja paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi. Lisäksi itse akkukennot kestävät pidempään.

Litiumioniakut alkavat heiketä ja menettää energiakapasiteettia 1 jakson jälkeen. Monet nykyaikaiset solid-state-akut voivat säilyttää jopa 000 % kapasiteetistaan ​​yli 90 5 jakson jälkeen. Tämä tarkoittaa, että sähköautot kestävät entistä pidempään.

Kuvittele, että sinulla on uusi F-150 Lightning, joka latautuu nopeammin, menee pidemmälle, painaa vähemmän, on tehokkaampi, kestää pidempään ja toimii paremmin. Tämä on solid-state-akkuteknologian tavoite.

Milloin voimme nähdä puolijohdeakkuja sähköajoneuvoissa?

Porsche 911 Carrera 4 sinisenä

Valitettavasti tekniikka ja valmistus eivät ole vielä olemassa. Solid-state-akut ovat kalliita ja monimutkaisia ​​valmistaa sähköajoneuvoon tarvittavassa koossa. Sitten valmistajien olisi laajennettava tuotantotilojaan vastatakseen kasvavaan kysyntään, mikä on toinen haaste.

Tämän seurauksena monet asiantuntijat ehdottavat, että sähköajoneuvojen solid-state-akut ovat valmiita tai massatuotettuja vasta 2030. ForbesMeillä on vielä pitkä matka kuljettavana.

Varhaiset litiumioniakkukennot kohtasivat samanlaisia ​​esteitä. Mutta lopulta niistä tuli edullisempia, helpompi valmistaa, ja nyt miljoonat ihmiset, laitteet ja autot luottavat niihin nykyään. Ajan myötä ajatuksena on, että solid-state-akut noudattavat samaa polkua ja niistä tulee kannattava vaihtoehto.

Itse asiassa monet automerkit tekevät lujasti töitä tämän toteuttamiseksi. Volkswagen-konserni on suurin osakkeenomistaja Quantumscapessa, joka on solid-state-akkuteknologiaa kehittävä yritys, ja olemme nähneet raportteja, että Porsche haluaa käyttää niitä tulevissa sähköajoneuvoissa. Ford ja BMW ovat tehneet yhteistyötä Solid Powerin kanssa, ja monet muut tekevät samoin.

Mercedes-Benz työskentelee turvallisemman, energiatihemmän litium-pii-akkuteknologian parissa, ja lähes jokainen autonvalmistaja on ilmoittanut suunnitelmistaan ​​uudesta akkuteknologiasta, joista suurin osa keskittyy puolikäyttöisiin akkukennoihin.

Ja vaikka Toyota on kasvanut omahyväiseksi Priuksen jälkeen ja jää jäljessä suuresta osasta sähköautojen kilpailijaa, solid-state-akut voivat olla sen pelastus. Tämä johtuu siitä, että Toyota aikoo tuoda markkinoille ensimmäisen solid-state EV -hybridiautonsa vuonna 2025 ja on investoinut miljardeja teknologiaan.

Toyota saattaa olla ensimmäinen yritys, joka markkinoi puolijohdeakkuja sähköajoneuvoihin, mikä antaa sille valtavan jalan kilpailussa.

lopullinen ajatuksia

Jos et ole vielä huomannut, sähköautot ovat tulevaisuutta. Ne vastaavat tai ylittävät jo bensiinikäyttöisten ajoneuvojen monissa parametreissä, ja se on vasta alkua. Siirtyminen solid-state-akkuihin voi auttaa vähentämään kantaman ahdistusta, parantamaan suorituskykyä, nopeuttamaan latausta yhtä nopeasti kuin kaasun pysäyttämisellä ja tuomaan uuden sukupolven sähköajoneuvoja.

Meillä on vielä pitkä, hidas ja mutkainen tie edessämme, mutta kehitys on varmasti menossa oikeaan suuntaan. Joka tapauksessa, meidän on odotettava ja katsottava.

★ ★ ★ ★ ★