Sähköautot valtaavat hiljalleen automarkkinat maailmanlaajuisesti. Aikoinaan vallitsi epäilys siitä, milloin sähköajoneuvojen käyttöönotto todella alkaa, mutta nyt sähköautot myyvät niin hyvin, että valmistajat eivät voi tehdä niistä tarpeeksi. Kuitenkin yksi suuri kritiikki, joka on vaivannut sähköautoja, liittyy akkutekniikkaan.
Hieno uutinen on, että uusi akkutekniikka on tulossa, ja puolijohdeakut ovat osa tätä uutta akkuteknologian aaltoa, joka mullistaa markkinat. Joten mikä on puolijohdeakku ja miten se parantaa sähköautoasi?
Mitä ovat puolijohdeakut?
Solid state -akut ylittävät perinteiset litiumioniakut kaikissa teoreettisissa mittareissa, mukaan lukien EV Holy Graal: -sarja. Tietenkin kaikki tämä on teoriassa, koska puolijohdeakkuja ei ole vielä asennettu tuotantoajoneuvoon minkään suuret autonvalmistajat, jotka tarjoavat sähköautoja.
Siitä huolimatta, solid-state-akkujen ympärillä oleva hype kasvaa, koska niiden lupaama muutos on todella vallankumouksellinen. Solid-state-akuissa on kiinteä elektrolyytti, kun taas perinteiset litiumioniakut käyttävät a nestemäinen elektrolyytti, joka auttaa ionien liikkeessä positiivisten ja negatiivisten elektrodien välillä akku.
Tämä merkittävä ero on katalysaattori monille puolijohde-akuille tavanomaisiin akkuihin verrattuna hyötyville eduille. Solid-state-akut lupaavat myös ylivoimaisen energiatiheyden verrattuna litiumioniin, joka maallikoiden mielestä termit tarkoittavat, että voit saada enemmän kantamaa solid-state-akusta, joka on samankokoinen kuin litiumioniakku.
Ylimääräinen tehotiheys myös vähentää painoa, koska voit pakata pienemmän ja kevyemmän akun ajoneuvoon, ja tämä akku tarjoaa sinulle saman suorituskyvyn kuin raskaampi litiumioni akku. Toinen huomioitava asia on pakkausedut. Solid-state-akut vievät vähemmän tilaa, jolloin valmistajat voivat pakata ne tehokkaammin, mikä on erityisen hyödyllistä suorituskykyisille sähköautoille, jotka haluavat laskea ajoneuvon massakeskiötä.
Kuinka puolijohdeakut toimivat?
Akkuna ne ovat itse asiassa melko samanlaisia kuin litiumioniakut. Ne tuottaa sähköä ionien liikkeellä katodin ja anodin (tai elektrodien) väliin muodostaen sähkövirran, joka voidaan ohjata uudelleen ajoneuvon sähkömoottorin tehonlähteeksi. Jos ioneja virtaa positiivisesta elektrodista (katodista) negatiiviseen (anodiin), akku latautuu. Jos on päinvastoin, akku vapauttaa energiaa.
Perinteisissä litiumioniakuissa anodi ja katodi muodostavat keskimmäisen erottavan kerroksen, joka estää kahden elektrodin elektrolyyttien sekoittumisen. Mutta solid-state-akuissa erotinta ei ole, koska elektrolyytti on itse asiassa kiinteää, mikä lupaa kevyempiä akkuja ja parempaa pakkausta. Ionit liikkuvat edelleen kiinteän elektrolyytin läpi, mutta kiinteän elektrolyytin suurempi tiheys tuottaa suuremman energiatiheyden.
Toinen kiinteän elektrolyytin etu on vähemmän turvallisuusriskejä, koska nestettä ei vuoda ulos vahingossa puhjennut onnettomuudessa, mikä vähentää mahdollisen tulipalon riskiä mahdollisesti palavasta aineesta elektrolyyttiä.
Solid state -akuissa voi olla suurempi energiatiheys kuin tavallisilla litiumioniakuilla, mikä voi johtua useista syistä. Mukaan MIT Uutiset, yksi tärkeimmistä syistä solid-state-akkujen suurempaan energiatiheyteen johtuu siitä, että näissä akuissa on puhtaasta litiummetallista valmistettu elektrodi.
Solid-state-akkujen tarjoamat energiatiheyden mahdolliset lisäykset johtuvat siitä, että ne mahdollistavat puhtaan litiummetalli yhtenä elektrodeista, joka on paljon kevyempi kuin nykyisin käytetyt litium-infuusioelektrodit grafiitti.
Katodi ja elektrolyytti ovat molemmat kiinteitä solid-state-akussa, mikä on toinen läpimurto Tämän ansiosta nämä akut voivat luvata niin hämmästyttävää suorituskykyä verrattuna perinteisiin tarjoukset.
Onko puolijohdeakuilla haittoja?
Solid-state-akut kuulostavat täydelliseltä, mutta eivät tietenkään ole. Joitakin asioita on otettava huomioon keskusteltaessa puolijohdeakuista, ja on järkevää tietää, missä tekniikka tällä hetkellä on.
On äärimmäisen tärkeää erottaa teknologian potentiaali sen nykyisestä tilasta. Solid-state-akkujen tutkimus jatkuu, ja tekniikka ei tietenkään ole niin edistynyt kuin litiumioniakut, minkä vuoksi niitä ei ole saatavana Teslassa, Chevy Boltissa tai muussa.
Yksi suurimmista ongelmista, jotka on voitettava, on ionien liikkuminen kiintoaineerottimen läpi. Mukaan Flash-akku, solid-state-akun erottimen on toimittava korkeassa lämpötilassa toimiakseen tehokkaasti.
Ionit ovat ainetta, atomeja, ja siksi on järkevää, että ne liikkuvat helpommin nesteessä kiinteällä aineella (keraaminen erotin) on oltava erityinen koostumus, jotta se pystyy sallimaan ionien liikkumisen vapaasti.
Niitä on jo tehokkaat erottimet tässä mielessä, mutta vain korkeissa lämpötiloissa, koska kiinteistä elektrodeista tulee vain hyviä johtimia yli 50 asteen lämpötiloissa. Tämä raja tarkoittaa, että puolijohdeteknologiaa ei vieläkään käytetä oikeissa ajoneuvoissa, koska emme voi olettaa, että akku on aina kuuma
Ilmeisesti mikään tekniikka ei ole alusta alkaen täydellistä, ja tutkimus on käynnissä solid-state-akkujen alalla. Muitakin haittoja on, mutta paljon resursseja on käytetty ratkaisujen löytämiseen näihin ongelmiin.
Solid-state-akkuteknologia saa massiivisesti tukea autoteollisuudelta, ja nämä investoinnit nopeuttavat näiden akkujen tuotantovalmiutta. VW: n sähköautomallisto hyötyvät varmasti näistä mahdollisista akkutekniikan läpimurroista.
Odotettavissa on puolijohdeakkuja pian
Sähköajoneuvojen valmistajat panostavat solid-state-akkuteknologiaan, ja autoalan jättiläiset sijoittavat varoja Solid-state-akkutekniikan tutkimus ja kehittäminen vain nopeuttaa niiden saamiseen kuluvaa aikaa markkinoida.
Solid-state-akut tarjoavat aivan liian monia etuja perinteisiin litiumioniakkuihin verrattuna, jotta niitä ei voida jättää huomiotta. Odotettavissa on monia uusia läpimurtoja solid-state-akkutekniikassa tulevina vuosina ja massiivinen ponnistus näiden akkujen saattamiseksi kaupalliseen elinkelpoisuuteen käytettäväksi sähköautoissa.