Az akkumulátortechnológia^(Battery) hosszú utat tett meg az évek során. Az olyan eszközök , mint a drónok^(drones) és az okostelefonok, nem lennének praktikusak fejlett, modern akkumulátortechnológia nélkül. 

Az akkumulátorok azonban mindig lehetnek jobbak! 

A szilárdtest akkumulátorok a következő nagy előrelépésnek tűnnek, és az ezeket használó termékek a sarkon vannak. Ez azt jelenti, hogy itt a tökéletes alkalom, hogy megismerkedjen velük, és miért fontosak.

Mit jelent a „szilárdtest”?

Legyen szó ólom-savas autóakkumulátorról, eldobható alkáli akkumulátorról vagy lítium-polimer akkumulátorról^{(lithium polymer batteries)} egy telefonban, mindegyik folyékony elektrolitot használ. Az elektrolit egy vezetőképes anyag, amely összeköti az akkumulátor két belső kivezetését. Az elektronok átfolynak az elektroliton, lehetővé téve az akkumulátor számára, hogy elektromos töltést építsen fel, vagy kisüti azt.

A szilárdtest akkumulátor szilárd elektrolitot használ a hagyományos folyékony elektrolit helyett. Ez az egyetlen alapvető különbség a két akkumulátortechnológia között. Elég egyszerűen hangzik, de a mérnökök és a tudósok évtizedek óta küzdenek azért, hogy olyan szilárd anyagot találjanak ki, amely elektrolitként működhet.

Mi a nehéz^(Hard) a szilárdtest^{(Solid State)} akkumulátorokkal?

Különféle anyagok, mint például a kerámiák és a lítiumfémek, szilárdtest-elektrolitként szolgálnak. A probléma az, hogy a kerámia megközelítés gyenge akkumulátorteljesítményt eredményezett. A lítium fémek ígéretesek, de van egy végzetes hibájuk. Ahogy az akkumulátor töltődik és lemerül, fém „dendritek” nőnek át az elektroliton. Az akkumulátor rövidzárlatot okozhat, és veszélyt jelenthet.

Ezekre a kérdésekre gyakorlati és gazdaságilag életképes megoldások keresése volt több vállalat és kutatócsoport küldetése az elmúlt években. Most ennek a munkának meglesz a gyümölcse. 

Miért kell keresztülmenni ezen a sok gondon? Nézzük meg, milyen előnyökkel kecsegtetnek a szilárdtest akkumulátorok a hagyományosakkal szemben.

Biztonság

Az akkumulátorok nagy mennyiségű energiát tárolnak, és mindig fennáll annak a veszélye, hogy ez az energia ellenőrizetlen módon szabadul fel. Ha ez megtörténik, az tüzet, robbanást és egyéb nem kívánt következményeket jelenthet. A szilárdtest akkumulátorok biztonságosabbak és stabilabbak, ha a dendrit probléma megoldódott. Egyrészt nem gyúlékonyak, így az akkumulátorok kigyulladása a múlté.

Ez nem csak az elektromos járművek, például az autók és a drónok esetében fontos, hanem a személyi elektronikai eszközök, például az okostelefonok és a laptopok esetében is. Évente sokan megsérülnek az elektronikus eszközeikben lévő akkumulátorok tüzében. Emiatt egész házak porig égtek!

Újratöltési sebesség

A modern lítium akkumulátorok lenyűgöző sebességgel tölthetők^{(charge at impressive speeds)} , de még mindig sok időbe telik a feltöltődés. Határozottan mennyi energiát tölthet egy hagyományos lítium-ion akkumulátorba, mielőtt az oldalra fordulna. A szilárdtest akkumulátorok azt ígérik, hogy hatszor gyorsabban töltenek, mint a jelenleg használt akkumulátorok. Ez azt jelenti, hogy telefonját üresről charging an electric car to 80% in 15 .

Energiakapacitás és méret

A lítium^(Lithium) -ion akkumulátorok energiasűrűsége jelenleg a legnagyobb a lakosság számára értékesített akkumulátortípusok közül. Ennek ellenére még mindig sokszor kevésbé sűrű, mint a benzin. Míg a szilárdtest-akkumulátorok nem érik el az akkumulátorokat a gázzal, az energiasűrűség több mint kétszeresét ígéri térfogatonként. 

Más szóval, ha kicserélte a telefon akkumulátorát egy szilárdtest-modell segítségével, elméletileg kétszer annyi ideig működhet, anélkül, hogy megnőne. Ez egy újabb nagy eladási pont az elektromos járművek számára, amelyek a hatótávolság miatti szorongás miatt nem olyan népszerűek, mint lehetne.

Élettartam és tartósság

A legtöbb jelenlegi lítium-ion akkumulátor körülbelül 500 teljes töltési-kisütési ciklus után kezd leromlani. Ezt követően az akkumulátor kezdi elveszíteni kapacitását^{(battery begins to lose its capacity)} egészen addig, amíg már alig bírja a töltést. Az okostelefonokban, amelyekben ma már általában zárt akkumulátorok vannak, ez keményen korlátozza az eszközök élettartamát. A szilárdtest akkumulátorok azt ígérik, hogy jelentősen megnövelik ezt a határt. Akár ötször is. 

Tehát ahol egy átlagos napi használatú telefon akkumulátora két-három év elteltével kezd lemerülni, a szilárdtest-akkumulátor akár tizenöt évig^{(fifteen years)} is megtartja névleges kapacitását . Az elektromos autókban, ahol az akkumulátorok cseréje rendkívül költséges, ez drámai hatással lehet az ilyen járműosztály birtoklási költségeire. 

Szilárdtest-akkumulátor gyengeségei

Ha mindez túl jól hangzik ahhoz, hogy igaz legyen, van néhány figyelmeztetés a technológiával kapcsolatban. Ezek közül néhányat még meg kell oldani, mielőtt a szilárdtest akkumulátor-technológia széles körben elterjedne.

• A költségek^{(Cost )} talán a legnagyobb ellenség. Kutatócsoportok^(Research) és startup cégek keményen dolgoznak azon, hogy olcsóbbá és méretezhetővé tegyék ezen akkumulátorok gyártási folyamatát. Egyes cégek azt állítják, hogy közel állnak hozzájuk, de nem fogjuk tudni, mennyire voltak sikeresek, amíg meg nem látjuk az ilyen akkumulátorokat tartalmazó termékek tényleges árait.

• Ezek az akkumulátorok alacsony hőmérsékleten is küzdenek^{(struggle at low temperatures)} . Ezért a kihívás részét képezik azok a megoldások, amelyek magukban foglalják azok szigetelését vagy jó üzemi hőmérsékleten tartását.

Mikor vásárolhat szilárdtest^{(Solid State)} akkumulátort?

Van néhány olyan cég, mint a Solid Power és a QuantumScape , amelyek azt állítják, hogy a kereskedelmi szilárdtestalapú akkumulátor-alkalmazások csúcsán állnak. 

A Toyota^(Toyota) azt tervezi, hogy már 2021 -ben eladja a szilárdtest akkumulátoros elektromos járműveket . Mind a Solid Power , mind a QuantumScape 2022-ben, illetve 2024-ben törekszik a járművek akkumulátorainak bevezetésére. Ez azt jelenti, hogy a következő néhány évben az akkumulátor-forradalom kezdetén lehetünk. 

Ez még azelőtt van, hogy még rátérnénk a grafén használatából adódó lehetőségekre. Ez a csodaanyag még jobb akkumulátorokat ígér, akár folyékony, akár szilárd elektrolit van bennük. A vártnál hosszabb ideig elkerülték a tudósok és a mérnökök, hogy a grafént labdázni tudják, de már most vásárolhat hibrid grafén powerbankot^{(hybrid graphene powerbank)} . Valóban^(Truly) , a jövő itt van.

What Are Solid State Batteries and Why Are They Important?

Battеry technology has cоme a long way over the years. Gadgets lіke drones and smartphones would be impractical without advanced modern battery technology. 

However, batteries could always be better! 

Solid state batteries seem to be the next big advancement and products that use them are around the corner. This means now is the perfect time to familiarize yourself with what they are and why they’re important.

What Does “Solid State” Mean?

Whether it’s a lead acid car battery, alkaline disposables, or lithium polymer batteries in a phone, they all use a liquid electrolyte. The electrolyte is a conductive substance that connects the two internal terminals of the battery. Electrons flow through the electrolyte, allowing the battery to either build up an electrical charge or to discharge it.

A solid state battery uses a solid electrolyte, instead of the traditional liquid electrolyte. That’s the only fundamental difference between the two battery technologies. It sounds simple enough, but engineers and scientists have been struggling for decades to come up with a solid material that can act as an electrolyte.

What’s Hard About Solid State Batteries?

Various materials, such as ceramics and lithium metals, offer potential as solid state electrolytes. The problem is that the ceramic approach has resulted in poor battery performance. Lithium metals are promising, but have a fatal flaw. As the battery is charged and discharged, metal “dendrites” grow through the electrolyte. The battery can short-circuit and turn into a hazard.

Finding practical and economically viable solutions to these issues has been the mission of several companies and research teams over the past few years. Now that work is about to pay off. 

Why go through all this trouble? Let’s look at the benefits that solid state batteries promise over traditional ones.

Safety

Batteries store large amounts of energy and there’s always a danger that this energy can be released in an uncontrolled way. When that happens, it can mean fire, explosions and other unwanted outcomes. Solid state batteries, assuming the dendrite issue is resolved, promise to be safer and more stable. For one thing, they aren’t flammable, so battery fires should be a thing of the past.

This is not only important for electric vehicles such as cars and drones, but also for personal electronics such as smartphones and laptops. Many people are injured every year by battery fires in their electronic gadgets. Entire houses have been burned to the ground as a result!

Recharge Speed

Modern lithium batteries can charge at impressive speeds, but they still take a long time to fill up. There’s a limit to how much energy you can pour into a traditional lithium ion battery before it all goes sideways. Solid state batteries promise to charge as much as six times faster than the batteries we currently use. That means charging up your phone from empty to full in five minutes or charging an electric car to 80% in 15.

Energy Capacity and Size

Lithium ion batteries currently have the highest energy density of any battery type sold to the public. Yet it’s still many times less dense than gasoline. While solid state batteries don’t bring batteries up to par with gas, it does promise to more than double the energy density per volume. 

In other words, if you changed the battery in your phone using a solid state model, it could theoretically run twice as long without increasing in size. This is yet another big selling point for electric vehicles, which aren’t as popular as they could be, thanks to range anxiety.

Lifespan and Durability

Most current lithium ion batteries start to degrade after about 500 full charge-discharge cycles. After that point the battery begins to lose its capacity until it can barely hold a charge at all. In smartphones, which now tend to have sealed batteries, this puts a hard limit on device lifespan. Solid state batteries promise to greatly increase that limit. As much as five times. 

So, where a typical daily-use phone battery might start to degrade after two to three years, a solid state battery would remain at its rated capacity for up to fifteen years. In electric cars, where the replacement of batteries is extremely costly, that could have a dramatic effect on the cost of ownership for this class of vehicles. 

Solid State Battery Weaknesses

If this all sounds too good to be true, there are a few caveats to the technology. Some of these still need to be solved before widespread adoption of solid state battery technology is achieved.

• Cost is perhaps the greatest foe. Research teams and startup companies are working hard on making the production process for these batteries cheaper and scalable. Some companies claim to be close, but we won’t know how successful they’ve been until we see the actual prices on products with these batteries.

• These batteries also struggle at low temperatures. Therefore, solutions that involve insulating them or keeping them at a good operational temperature are part of the challenge.

When Can You Buy Solid State Batteries?

There are a few companies like Solid Power and QuantumScape, which claim to be at the cusp of commercial solid state battery applications. 

Toyota plans to have solid state battery electric vehicles for sale as early as 2021. Both Solid Power and QuantumScape are aiming for a rollout of batteries for vehicles in 2022 and 2024 respectively.  This means that in the next couple of years we could be right at the start of a battery revolution. 

That’s before we even get into the possibilities that come from using graphene. This wonder material promises even better batteries, whether they have liquid or solid electrolytes in them. Getting graphene to play ball has eluded scientists and engineers for longer than expected, but you can already buy a hybrid graphene powerbank right now. Truly, the future is here.

Related posts

• SSD (Solid State Drive) vásárlási útmutató 2019-hez

• Miért spanyolul van a My Amazon? Nyelvi és egyéb fontos beállítások

• 3 módja annak, hogy fényképet vagy videót készítsen Chromebookon

• Számítógép- és e-mail-figyelő vagy kémszoftver észlelése

• Síkképernyős kijelző technológia demisztifikálva: TN, IPS, VA, OLED és még sok más

• A VLOOKUP használata a Google Táblázatokban

• Hogyan lehet deaktiválni egy Facebook-fiókot törlés helyett

• 7 gyorsjavítás, amikor a Minecraft folyamatosan összeomlik

• Hogyan találhat születésnapokat a Facebookon

• Cikk közzététele a Linkedinben (és a legjobb idő a közzétételhez)

• Hogyan lehet megnyitni egy fájlt kiterjesztés nélkül

• Facebook-barátok keresése hely, állás vagy iskola alapján

• Hogyan lehet némítani valakit a Discordon

• A Caps Lock be- és kikapcsolása Chromebookon

• Klip felosztása az Adobe Premiere Pro programban

• A számítógép véletlenszerűen bekapcsol magától?

• Hogyan lehet megszabadulni a Yahoo kereséstől a Chrome-ban

• Hogyan tegyük hangosabbá és jobbá a Spotify-t

• Hogyan téríthetek vissza egy játékot a Steamen

• A RUNUNK13 Hulu hibakód javítása