Tehnologija baterija^(Battery) napredovala je dug put tijekom godina. Gadgeti poput dronova^(drones) i pametnih telefona bili bi nepraktični bez napredne moderne tehnologije baterija. 

Međutim, baterije uvijek mogu biti bolje! 

Čini se da su solid state baterije sljedeći veliki napredak, a proizvodi koji ih koriste su iza ugla. To znači da je sada pravo vrijeme da se upoznate s tim što su i zašto su važni.

Što znači "čvrsto stanje"?

Bilo da se radi o olovnoj automobilskoj bateriji, alkalnoj jednokratnoj ili litij-polimernoj bateriji^{(lithium polymer batteries)} u telefonu, svi koriste tekući elektrolit. Elektrolit je vodljiva tvar koja povezuje dva unutarnja terminala baterije. Elektroni teku kroz elektrolit, dopuštajući bateriji da ili izgradi električni naboj ili da ga isprazni.

Krutinska baterija koristi čvrsti elektrolit umjesto tradicionalnog tekućeg elektrolita. To je jedina temeljna razlika između dvije tehnologije baterija. Zvuči dovoljno jednostavno, ali inženjeri i znanstvenici desetljećima se bore kako bi došli do čvrstog materijala koji može djelovati kao elektrolit.

Što je teško^(Hard) kod čvrstih^{(Solid State)} baterija?

Različiti materijali, kao što su keramika i litij metali, nude potencijal kao elektroliti u čvrstom stanju. Problem je u tome što je keramički pristup rezultirao lošim performansama baterije. Litij metali obećavaju, ali imaju fatalnu manu. Kako se baterija puni i prazni, metalni "dendriti" rastu kroz elektrolit. Baterija može doći do kratkog spoja i pretvoriti se u opasnost.

Pronalaženje praktičnih i ekonomski isplativih rješenja za ova pitanja bila je misija nekoliko tvrtki i istraživačkih timova u posljednjih nekoliko godina. Sada će se taj rad isplatiti. 

Zašto prolaziti kroz sve ove nevolje? Pogledajmo prednosti koje poluprovodničke baterije obećavaju u odnosu na tradicionalne.

Sigurnost

Baterije pohranjuju velike količine energije i uvijek postoji opasnost da se ta energija nekontrolirano oslobodi. Kada se to dogodi, to može značiti požar, eksplozije i druge neželjene ishode. Solid state baterije, pod pretpostavkom da je problem dendrita riješen, obećavaju da će biti sigurnije i stabilnije. Kao prvo, nisu zapaljivi, tako da bi požari baterija trebali biti stvar prošlosti.

To nije važno samo za električna vozila kao što su automobili i dronovi, već i za osobnu elektroniku kao što su pametni telefoni i prijenosna računala. Svake godine mnogi ljudi bivaju ozlijeđeni zbog požara baterija u njihovim elektroničkim napravama. Zbog toga su cijele kuće izgorjele do temelja!

Brzina punjenja

Moderne litijeve baterije mogu se puniti impresivnom brzinom^{(charge at impressive speeds)} , ali im je potrebno puno vremena da se pune. Postoji ograničenje koliko energije možete uliti u tradicionalnu litij-ionsku bateriju prije nego što sve ode u stranu. Solid state baterije obećavaju da će se puniti čak šest puta brže od baterija koje trenutno koristimo. To znači da ćete napuniti svoj telefon od praznog do potpunog za pet minuta ili charging an electric car to 80% in 15 .

Energetski kapacitet i veličina

Litij-^(Lithium) ionske baterije trenutno imaju najveću gustoću energije od svih vrsta baterija koje se prodaju javnosti. Ipak, još uvijek je mnogo puta manje gustoće od benzina. Dok krute baterije ne dovode baterije do razine plina, obećavaju više nego udvostručiti gustoću energije po volumenu. 

Drugim riječima, ako promijenite bateriju u svom telefonu koristeći solid state model, teoretski bi mogao raditi dvostruko dulje bez povećanja veličine. Ovo je još jedna velika prodajna točka za električna vozila, koja nisu toliko popularna koliko bi mogla biti, zahvaljujući zabrinutosti za domet.

Životni vijek i trajnost

Većina trenutnih litij-ionskih baterija počinje se degradirati nakon otprilike 500 ciklusa punjenja-pražnjenja. Nakon tog trenutka baterija počinje gubiti svoj kapacitet^{(battery begins to lose its capacity)} sve dok se jedva uopće ne može napuniti. U pametnim telefonima, koji sada obično imaju zapečaćene baterije, to postavlja teško ograničenje na životni vijek uređaja. Solid state baterije obećavaju da će uvelike povećati tu granicu. Čak pet puta. 

Dakle, tamo gdje bi se tipična baterija telefona za svakodnevnu upotrebu mogla početi degradirati nakon dvije do tri godine, solid state baterija bi ostala pri svom nazivnom kapacitetu do petnaest godina^{(fifteen years)} . U električnim automobilima, gdje je zamjena baterija iznimno skupa, to bi moglo imati dramatičan učinak na trošak vlasništva za ovu klasu vozila. 

Slabosti čvrste baterije

Ako sve ovo zvuči predobro da bi bilo istinito, postoji nekoliko upozorenja za tehnologiju. Neke od njih još uvijek treba riješiti prije nego što se postigne široko prihvaćanje tehnologije čvrstih baterija.

• Cijena^{(Cost )} je možda najveći neprijatelj. Istraživački^(Research) timovi i startup tvrtke naporno rade na tome da proizvodni proces ovih baterija bude jeftiniji i skalabilniji. Neke tvrtke tvrde da su blizu, ali nećemo znati koliko su uspjele dok ne vidimo stvarne cijene proizvoda s ovim baterijama.

• Ove baterije također se bore na niskim temperaturama^{(struggle at low temperatures)} . Stoga su rješenja koja uključuju njihovu izolaciju ili održavanje na dobroj radnoj temperaturi dio izazova.

Kada možete kupiti solid state baterije?

Postoji nekoliko tvrtki kao što su Solid Power i QuantumScape , koje tvrde da su na vrhuncu komercijalnih aplikacija za solid state baterije. 

Toyota planira staviti u prodaju električna vozila s punim akumulatorom već 2021. godine⁽²⁰²¹⁾ . I Solid Power i QuantumScape imaju za cilj uvođenje baterija za vozila 2022. i 2024. godine. To znači da bismo u sljedećih nekoliko godina mogli biti na samom početku revolucije baterija. 

To je prije nego što uopće uđemo u mogućnosti koje proizlaze iz upotrebe grafena. Ovaj čudesni materijal obećava još bolje baterije, bilo da imaju tekuće ili čvrste elektrolite u sebi. Natjerati grafen da igra loptu izmicao je znanstvenicima i inženjerima dulje nego što se očekivalo, ali već sada možete kupiti hibridni grafenski powerbank^{(hybrid graphene powerbank)} . Zaista^(Truly) , budućnost je tu.

What Are Solid State Batteries and Why Are They Important?

Battery technology has come a long way over the years. Gadgets like 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

• Vodič za kupnju SSD-a (Solid State Drive) za 2019

• Zašto je My Amazon na španjolskom? Jezik i druge važne postavke

• 3 načina za snimanje fotografije ili videozapisa na Chromebooku

• Kako otkriti softver za praćenje računala i e-pošte ili špijuniranje

• Demistificirana tehnologija ravnog zaslona: TN, IPS, VA, OLED i više

• Discord se ne otvara? 9 načina za popravak

• 8 načina da povećate publiku svoje Facebook stranice

• Kako objaviti članak na Linkedinu (i najbolja vremena za objavljivanje)

• Kako se riješiti Yahoo pretraživanja u Chromeu

• Što znače BCC i CC? Razumijevanje osnovnog jezika e-pošte

• Kako koristiti VLOOKUP u Google tablicama

• Kako pronaći najbolje Discord poslužitelje

• Kako isključiti nekoga u Discordu

• Najbolje postavke fotoaparata za portrete

• Kako preuzeti i instalirati Peacock na Firestick

• Kako popraviti grešku Steam "Transakcija na čekanju".

• Pali li se vaše računalo nasumično samo od sebe?

• Kako napraviti snimku zaslona na Steamu

• What Is the Uber Passenger Rating and How to Check It

• Kako vratiti novac za igru ​​na Steamu