Технологията на батериите^(Battery) измина дълъг път през годините. Джаджи като дронове^(drones) и смартфони биха били непрактични без модерна технология за батерии. 

Въпреки това, батериите винаги могат да бъдат по-добри! 

Твърдотелните батерии изглежда са следващият голям напредък и продуктите, които ги използват, са зад ъгъла. Това означава, че сега е идеалният момент да се запознаете с това какво представляват и защо са важни.

Какво означава „твърдо състояние“?

Независимо дали става дума за оловно-киселинна батерия за кола, алкални батерии за еднократна употреба или литиево-полимерни батерии^{(lithium polymer batteries)} в телефона, всички те използват течен електролит. Електролитът е проводимо вещество, което свързва двата вътрешни извода на батерията. Електроните преминават през електролита, позволявайки на батерията или да натрупа електрически заряд, или да го разреди.

Батерията в твърдо състояние използва твърд електролит, вместо традиционния течен електролит. Това е единствената фундаментална разлика между двете батерии. Звучи достатъчно просто, но инженерите и учените се борят от десетилетия да измислят твърд материал, който може да действа като електролит.

Какво е трудното^(Hard) за твърдотелните^{(Solid State)} батерии?

Различни материали, като керамика и литиеви метали, предлагат потенциал като електролити в твърдо състояние. Проблемът е, че керамичният подход е довел до лоша производителност на батерията. Литиевите метали са обещаващи, но имат фатален недостатък. Когато батерията се зарежда и разрежда, металните „дендрити“ растат през електролита. Батерията може да получи късо съединение и да се превърне в опасност.

Намирането на практически и икономически жизнеспособни решения на тези проблеми е мисията на няколко компании и изследователски екипи през последните няколко години. Сега тази работа е на път да се изплати. 

Защо да преминавам през всичките тези неприятности? Нека разгледаме предимствата, които твърдотелните батерии обещават пред традиционните.

Безопасност

Батериите съхраняват големи количества енергия и винаги има опасност тази енергия да се освободи по неконтролиран начин. Когато това се случи, това може да означава пожар, експлозии и други нежелани резултати. Твърдотелните батерии, ако приемем, че проблемът с дендритите е разрешен, обещават да бъдат по-безопасни и по-стабилни. От една страна, те не са запалими, така че пожарите на батерии трябва да останат в миналото.

Това е важно не само за електрически превозни средства като автомобили и дронове, но и за лична електроника като смартфони и лаптопи. Много хора се нараняват всяка година от запалване на батерии в техните електронни джаджи. В резултат на това са изгорени цели къщи!

Скорост на презареждане

Съвременните литиеви батерии могат да се зареждат с впечатляваща скорост^{(charge at impressive speeds)} , но все пак отнема много време, за да се заредят. Има ограничение за това колко енергия можете да излеете в традиционна литиево-йонна батерия, преди всичко да се отклони настрани. Твърдотелните батерии обещават да се зареждат до шест пъти по-бързо от батериите, които използваме в момента. Това означава да заредите телефона си от празен до пълен за пет минути или charging an electric car to 80% in 15 .

Енергиен капацитет и размер

В момента литиево-^(Lithium) йонните батерии имат най-високата енергийна плътност от всеки тип батерии, продавани на обществеността. И все пак е много пъти по-малко плътен от бензина. Докато твърдотелните батерии не изравняват батериите с газ, те обещават повече от удвояване на енергийната плътност на обем. 

С други думи, ако смените батерията в телефона си с помощта на твърдотелен модел, тя теоретично може да работи два пъти по-дълго, без да се увеличава по размер. Това е още една голяма точка за продажба на електрически превозни средства, които не са толкова популярни, колкото биха могли да бъдат, благодарение на безпокойството за обхват.

Продължителност на живота и издръжливост

Повечето съвременни литиево-йонни батерии започват да се разграждат след около 500 пълни цикъла на зареждане-разреждане. След този момент батерията започва да губи капацитета си,^{(battery begins to lose its capacity)} докато изобщо не може да задържи заряд. При смартфоните, които сега обикновено имат запечатани батерии, това поставя твърдо ограничение на живота на устройството. Твърдотелните батерии обещават значително да увеличат тази граница. Цели пет пъти. 

Така че, когато типичната телефонна батерия за ежедневна употреба може да започне да се разгражда след две до три години, твърдата батерия ще остане с номиналния си капацитет до петнадесет години^{(fifteen years)} . При електрическите автомобили, където смяната на батериите е изключително скъпа, това може да има драматичен ефект върху цената на собственост за този клас превозни средства. 

Слабости на твърдата батерия

Ако всичко това звучи твърде добре, за да е истина, има няколко предупреждения към технологията. Някои от тях все още трябва да бъдат решени, преди да се постигне широко разпространение на технологията за твърдотелни батерии.

• Цената^{(Cost )} е може би най-големият враг. Изследователски^(Research) екипи и стартиращи компании работят усилено, за да направят производствения процес за тези батерии по-евтин и мащабируем. Някои компании твърдят, че са близки, но няма да знаем колко са успешни, докато не видим реалните цени на продуктите с тези батерии.

• Тези батерии се борят и при ниски температури^{(struggle at low temperatures)} . Следователно решенията, които включват изолирането им или поддържането им при добра работна температура, са част от предизвикателството.

Кога можете да закупите твърдотелни^{(Solid State)} батерии?

Има няколко компании като Solid Power и QuantumScape , които твърдят, че са на върха на търговските приложения за твърдотелни батерии. 

Toyota планира да пусне за продажба електрически превозни средства с твърда батерия още през 2021 г. И Solid Power , и QuantumScape се стремят към пускане на батерии за превозни средства съответно през 2022 и 2024 г. Това означава, че през следващите няколко години може да бъдем точно в началото на революцията на батериите. 

Това е преди дори да влезем във възможностите, които идват от използването на графен. Този чудотворен материал обещава още по-добри батерии, независимо дали имат течни или твърди електролити в тях. Накарането на графен да играе с топка е убягвало на учените и инженерите за по-дълго от очакваното, но вече можете да си купите хибридна графенова powerbank^{(hybrid graphene powerbank)} точно сега. Наистина^(Truly) , бъдещето е тук.

What Are Solid State Batteries and Why Are They Important?

Battery technоlogy 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

• Ръководство за закупуване на SSD (Solid State Drive) за 2019 г

• Защо My Amazon е на испански? Език и други важни настройки

• 3 начина да направите снимка или видео на Chromebook

• Как да открием софтуер за наблюдение на компютър и имейл или шпиониране

• Демистифицирана технология за плосък дисплей: TN, IPS, VA, OLED и др

• 7 бързи поправки, когато Minecraft продължава да се срива

• OLED срещу MicroLED: Трябва ли да изчакате?

• Как да проверите твърдия диск за грешки

• 4 начина да намерите най-добрите интернет опции (ISP) във вашия район

• Какво представлява рейтингът на пътниците на Uber и как да го проверите

• Как да коригирате грешка в Steam „Предстояща транзакция“.

• Как да изтеглите и инсталирате Peacock на Firestick

• Не можете да насрочите предварително Uber? Ето какво да направите

• Как да вмъкнете емоджи в Word, Google Docs и Outlook

• Какво означават BCC и CC? Разбиране на основния имейл език

• Как да направите екранна снимка в Steam

• Как да намерите спомени във Facebook

• Как да направите всеки кабелен принтер безжичен по 6 различни начина

• Как да разделите клип в Adobe Premiere Pro

• Как да търсите приятели във Facebook по местоположение, работа или училище