Language
Country/Area
No result found
Из XIX века в XXI: какие удивительные повороты произошли в истории твердотельных аккумуляторов?
Твердотельные батареи (SSB) — это батареи, в которых для проведения ионов между электродами используются твердые электролиты, которые потенциально способны обеспечивать более высокую плотность энергии, чем обычные батареи, в которых используются жидкие или гелеобразные полимерные электролиты. С момента первого открытия твердых электролитов в XIX веке твердотельные батареи прошли через столетия развития и испытаний, и наконец, в начале XXI века они получили широкое распространение, особенно в применении в электромобилях (ЭМ).
Историческое происхождение
Истоки твердотельных батарей можно проследить до 1831 года, когда Майкл Фарадей открыл сульфид серебра и фторид свинца, заложив основу твердотельной ионной проводимости. Со временем, особенно в 1960-х годах, открытие β-боксита с быстрой ионной проводимостью положило начало новой волне технологий твердотельных аккумуляторов. В это время Ford Motor и японская NGK начали разрабатывать системы аккумуляторных батарей на основе жидкого натрия/β-боксита/серы с более высокой плотностью энергии.
Из 20-го века в 21-й: рост числа приложений нисходящего потока
С развитием технологий в 2011 году мир впервые продемонстрировал твердый электролит Li10GeP2S12 (LGPS), который может превосходить жидкие электролиты при комнатной температуре, что вызвало новый всплеск внимания в автомобильной промышленности к технологии твердотельных аккумуляторов. . Автопроизводители, включая Toyota и Ford, увеличили свои инвестиции в этот развивающийся рынок. В 2017 году Джон Гудиер, соучредитель литиевых батарей, продемонстрировал твердотельную стеклянную батарею на основе стеклянного электролита, открыв путь для будущего этой технологии.
«Потенциал твердотельных аккумуляторов заключается не только в более высокой плотности энергии, но и в безопасности и высокой производительности».
После 2020 года, с появлением QuantumScape и других стартапов, разработка твердотельных аккумуляторов постепенно ускорилась. В 2021 году Toyota объявила о планах выпустить в 2025 году гибридный автомобиль, оснащенный твердотельными аккумуляторами, что демонстрирует огромный рыночный потенциал.
Материалы и технологии для твердотельных аккумуляторов
С точки зрения выбора материала для твердотельных аккумуляторов основными кандидатами стали керамика, такая как ортосиликат лития, стекло и сульфид. Преимущества этих материалов в том, что они обеспечивают более высокую термическую стабильность и ионную проводимость. В 2023 году Panasonic выпустила твердотельную батарею, разработанную специально для дронов, которую можно зарядить с 10% до 80% всего за 3 минуты. Это достижение, несомненно, будет стимулировать инновации в различных мобильных устройствах.
Проблемы и перспективы
Хотя твердотельные батареи обеспечивают значительные преимущества в производительности, их широкое применение сталкивается с такими проблемами, как стоимость, долговечность и стабильность материалов. Необходимо дальнейшее снижение себестоимости производства тонкопленочных твердотельных аккумуляторов. С этой целью различные компании активно изучают эффективные и недорогие методы производства. В течение следующих нескольких лет крупнейшие автопроизводители начали проводить исследования и разработки одновременно, работая сообща над устранением различных технических недостатков твердотельных аккумуляторов.
«Будущее твердотельных аккумуляторов зависит от технологических инноваций, человеческого сотрудничества и настойчивости в решении сложных задач».
С ростом спроса на рынке и развитием технологий сфера применения твердотельных аккумуляторов расширяется: от электромобилей до носимых устройств, беспилотников и других областей. Сможем ли мы достичь вершины в области аккумуляторных технологий, зависит от того, как мы решим многочисленные проблемы, с которыми мы сталкиваемся в настоящее время, и в конечном итоге достигнем коммерческого применения. Это заставляет нас задуматься: как твердотельные батареи изменят нашу повседневную жизнь и технологическую среду в ближайшие 20 лет?
