Wat sinn flexibel Solid State Batterien?

Eng Grupp vun internationale Wëssenschaftler huet eng nei Zort Solid-State Batterie entwéckelt, déi d'Gamme vun elektresche Gefierer erhéijen an d'Feier op Laptops a Smartphones verhënneren. D'Auteuren beschreiwen hir Erkenntnisser am Advanced Energy Materials. Andeems d'flësseg Elektrolyte, déi a konventionell nofëllbar Batterien benotzt ginn, ersat ginn duerch "zolidd", Keramik, kënne se méi effektiv a laang dauerhaft Batterien produzéieren, déi och méi sécher si fir ze benotzen. D'Fuerscher hoffen datt dës Virdeeler de Wee fir méi effizient, gréng Batterie fir all Zorte vun Apparater inklusiv Elektroautoen opmaachen.

D'Autoren vun der Studie, aus den USA a Groussbritannien, hunn zanter enger Zäit Alternativen zu flëssege Elektrolyte a Lithium-Ionbatterien ënnersicht. Am Joer 2016 hunn se d'Entwécklung vun enger Solid-State Batterie ugekënnegt, déi mat iwwer zweemol d'Spannung vu konventionelle Lithium-Ionzellen operéiere konnt, awer mat ähnlecher Effizienz.

Wärend hiren leschten Design eng bedeitend Verbesserung vun dëser fréierer Versioun duerstellt, bemierkt de Fuerscher Professor Donald Sadoway vum MIT datt et nach ëmmer Plaz ass fir Verbesserung: "Héich ionesch Konduktivitéit an Keramikmaterialien bei erhéigen Temperaturen z'erreechen kann schwéier sinn," erkläert hien. "Dëst war eng Duerchbroch Leeschtung." D'Fuerscher hoffen, datt nom Test dës verbessert Batterien gëeegent sinn fir elektresch Gefierer oder souguer Fligeren.

A festen Zoustand Batterien Schued wéinst Iwwerhëtzung gëtt verhënnert andeems Dir Keramik Elektrolyte benotzt anstatt brennbar, flësseg. Wann d'Batterie beschiedegt ass a ufänkt d'Keramik Elektrolyt ze iwwerhëtzen anstatt ze brennen, wat verhënnert datt et Feier fënnt. D'Poren an der Struktur vun dëse festen Materialien erméiglechen hinnen och eng vill méi héich Belaaschtung vun der elektrescher Ladung mat Ionen, déi duerch e verlängert Netzwierk am Feststoff bewegen.

Dës Feature bedeiten datt d'Wëssenschaftler d'Spannung an d'Kapazitéit vun hire Batterien erhéicht hunn am Verglach mat deenen, déi brennbar flësseg Elektrolyte enthalen. Tatsächlech, sot de Professer Sadoway: "Mir hunn eng Lithium-Loftzelle mat 12 Volt demonstréiert, déi bei 90 Grad C [194°F] funktionnéiert. Dat ass méi héich wéi iergendeen aneren erreecht huet."

Dësen neie Batterie Design huet aner potenziell Virdeeler iwwer brennbar Elektrolyte, dorënner d'Tatsaach datt Keramik Elektrolyte allgemeng méi stabil sinn wéi organesch. "Déi erstaunlech Saach ass wéi gutt et geschafft huet," sot de Professer Sadoway. "Mir hu méi Energie aus dëser Zell wéi mir an et gesat hunn."

Dës Stabilitéit konnt d'Fabrikanten erlaben eng grouss Zuel vu Solid-State Zellen an Laptops oder Elektroautoen ze packen ouni sech Suergen ze maachen datt se iwwerhëtzen, sou datt Geräter vill méi sécher maachen an hir funktionell Liewensdauer verlängeren. De Moment, wann dës Aarte vu Batterien iwwerhëtzen, riskéiere se Feier ze fänken - wéi viru kuerzem mam Samsung Galaxy Note 7 Telefon geschitt ass. Déi doraus resultéierend Flamen kéinten net ausbreeden, well et keng Loft bannen Zellen ass fir d'Verbrennung z'erhalen; tatsächlech, si wieren net fäeg iwwer de Site vum initialen Schued ze verbreeden.

Dës zolidd Materialien sinn och ganz laang halen; am Géigesaz, e puer Versuche fir Lithium-Ion-Batterien mat brennbare flëssege Elektrolyte ze maachen, déi bei méi héijen Temperaturen (iwwer 100°C) funktionnéieren, routinéiert no 500 oder 600 Zyklen. D'Keramik Elektrolyte kënne méi wéi 7500 Laden / Entladungszyklen ausstoen ouni Feier ze fänken.

Déi nei Erkenntnisser kënnen immens bedeitend sinn fir d'Verlängerung vun der Gamme vun EVs an d'Vermeiden vun Smartphone Bränn. Laut Sadoway: "Eel Generatioune vu Batterien haten Bläi Säure [Auto] Startbatterien. Si haten eng kuerz Streck, awer si waren onheemlech zouverlässeg ", sot hien a bäigefüügt datt hir onerwaart Schwächt war datt "wann et méi waarm gëtt wéi ongeféier 60 ° C dann et géif brennen."

D'Lithium-Ion-Batterien vun haut, erkläert hien, sinn e Schrëtt erop vun dësem. "Si hunn eng laang Streck, awer si kënne beschiedegt ginn duerch schwéier Iwwerhëtzung a Feier gefaangen," sot hien a bäigefüügt datt déi nei Solid-State Batterie potenziell e "fundamentalen Duerchbroch" ass, well et zu vill méi zouverléisseg, méi sécher Apparater kéint féieren.

D'Wëssenschaftler um MIT mengen datt dës Technologie fënnef Joer ka daueren fir wäit benotzt ze ginn, awer och esou fréi wéi d'nächst Joer hoffen se dës Aarte vu Batterien a Smartphones vu grousse Hiersteller wéi Samsung oder Apple ze gesinn. Si hunn och bemierkt datt et vill kommerziell Notzunge fir dës Zellen nieft Telefonen sinn, dorënner Laptops an elektresch Gefierer.

Wéi och ëmmer, de Professer Sadoway warnt datt et nach e Wee ass ze goen ier d'Technologie perfektionéiert ass. "Mir hunn eng Zell déi wierklech exzellent ausgesäit, awer et ass ganz fréi Deeg ... Mir mussen nach Zelle mat grousser Skala, High-Power Dicht Elektroden maachen."

Sadoway mengt datt dësen Duerchbroch direkt direkt ugeholl gëtt well et d'Potenzial huet net nëmmen EVs mat vill méi grousser Gamme ze brennen, awer och potenziell Smartphone Bränn ze verhënneren. Vläicht méi iwwerraschend ass seng Prognose datt Solid State Batterien a manner wéi fënnef Joer universell benotzt kënne ginn wann déi meescht Hiersteller vun hirer Sécherheet an Zouverlässegkeet iwwerzeegt sinn.