Batterijtechnologie^(Battery) heeft in de loop der jaren een lange weg afgelegd. Gadgets zoals drones en smartphones zouden onpraktisch zijn zonder geavanceerde moderne batterijtechnologie. 

Batterijen kunnen echter altijd beter! 

Solid State-batterijen lijken de volgende grote vooruitgang te zijn en producten die ze gebruiken, liggen om de hoek. Dit betekent dat dit het perfecte moment is om vertrouwd te raken met wat ze zijn en waarom ze belangrijk zijn.

Wat betekent "vaste toestand"?

Of het nu gaat om een ​​loodzuuraccu, alkaline wegwerpbatterijen of lithium-polymeerbatterijen^{(lithium polymer batteries)} in een telefoon, ze gebruiken allemaal een vloeibare elektrolyt. De elektrolyt is een geleidende stof die de twee interne aansluitingen van de batterij verbindt. Elektronen stromen door de elektrolyt, waardoor de batterij een elektrische lading kan opbouwen of ontladen.

Een solid-state batterij gebruikt een vaste elektrolyt, in plaats van de traditionele vloeibare elektrolyt. Dat is het enige fundamentele verschil tussen de twee batterijtechnologieën. Het klinkt eenvoudig genoeg, maar ingenieurs en wetenschappers worstelen al tientallen jaren om een ​​vast materiaal te bedenken dat als elektrolyt kan werken.

Wat is er moeilijk^(Hard) aan solid -state^{(Solid State)} batterijen?

Verschillende materialen, zoals keramiek en lithiummetalen, bieden potentieel als vastestofelektrolyten. Het probleem is dat de keramische benadering heeft geleid tot slechte batterijprestaties. Lithiummetalen zijn veelbelovend, maar hebben een fatale fout. Terwijl de batterij wordt opgeladen en ontladen, groeien metalen "dendrieten" door de elektrolyt. De batterij kan kortsluiting veroorzaken en een gevaar vormen.

Het vinden van praktische en economisch haalbare oplossingen voor deze problemen was de afgelopen jaren de missie van verschillende bedrijven en onderzoeksteams. Nu gaat dat werk zijn vruchten afwerpen. 

Waarom al deze moeite doen? Laten we eens kijken naar de voordelen die solid-state batterijen beloven ten opzichte van traditionele batterijen.

Veiligheid

Batterijen slaan grote hoeveelheden energie op en het gevaar bestaat altijd dat deze energie ongecontroleerd vrijkomt. Wanneer dat gebeurt, kan dit brand, explosies en andere ongewenste gevolgen betekenen. Solid-state batterijen, ervan uitgaande dat het dendrietprobleem is opgelost, beloven veiliger en stabieler te zijn. Om te beginnen zijn ze niet ontvlambaar, dus batterijbranden behoren tot het verleden te behoren.

Dit is niet alleen belangrijk voor elektrische voertuigen zoals auto's en drones, maar ook voor persoonlijke elektronica zoals smartphones en laptops. Elk jaar raken veel mensen gewond door batterijbranden in hun elektronische gadgets. Hele huizen zijn daardoor tot de grond afgebrand!

Oplaadsnelheid

Moderne lithiumbatterijen kunnen met indrukwekkende snelheden opladen^{(charge at impressive speeds)} , maar het duurt nog lang voordat ze vol zijn. Er is een limiet aan de hoeveelheid energie die u in een traditionele lithium-ionbatterij kunt stoppen voordat het allemaal opzij gaat. Solid State-batterijen beloven tot zes keer sneller op te laden dan de batterijen die we momenteel gebruiken. Dat betekent dat je je telefoon in vijf minuten van leeg naar vol charging an electric car to 80% in 15 .

Energiecapaciteit en -grootte

Lithium -ionbatterijen hebben momenteel de hoogste energiedichtheid van alle batterijtypes die aan het publiek worden verkocht. Toch is het nog steeds vele malen minder dicht dan benzine. Hoewel solid-state batterijen batterijen niet op één lijn brengen met gas, belooft het wel de energiedichtheid per volume meer dan te verdubbelen. 

Met andere woorden, als u de batterij in uw telefoon zou vervangen met een solid-state-model, zou deze in theorie twee keer zo lang kunnen werken zonder in omvang toe te nemen. Dit is nog een ander groot verkoopargument voor elektrische voertuigen, die dankzij de angst voor bereik niet zo populair zijn als ze zouden kunnen zijn.

Levensduur en duurzaamheid

De meeste huidige lithium-ionbatterijen beginnen te verslechteren na ongeveer 500 volledige laad-ontlaadcycli. Na dat punt begint de batterij zijn capaciteit te verliezen^{(battery begins to lose its capacity)} totdat deze nauwelijks een lading kan vasthouden. In smartphones, die nu meestal verzegelde batterijen hebben, legt dit een harde limiet op de levensduur van het apparaat. Solid state-batterijen beloven die limiet aanzienlijk te verhogen. Maar liefst vijf keer. 

Dus waar de batterij van een normale telefoon voor dagelijks gebruik na twee tot drie jaar zou kunnen verslechteren, zou een solid-state batterij tot vijftien jaar^{(fifteen years)} op zijn nominale capaciteit blijven . In elektrische auto's, waar het vervangen van batterijen extreem kostbaar is, zou dat een dramatisch effect kunnen hebben op de eigendomskosten van deze klasse voertuigen. 

Zwakke punten van de solid-state batterij

Als dit allemaal te mooi klinkt om waar te zijn, zijn er een paar kanttekeningen bij de technologie. Sommige hiervan moeten nog worden opgelost voordat wijdverbreide toepassing van solid-state batterijtechnologie kan worden bereikt.

• Kosten^{(Cost )} zijn misschien wel de grootste vijand. Onderzoeksteams^(Research) en startende bedrijven werken er hard aan om het productieproces voor deze batterijen goedkoper en schaalbaar te maken. Sommige bedrijven beweren dichtbij te zijn, maar we zullen pas weten hoe succesvol ze zijn geweest als we de werkelijke prijzen van producten met deze batterijen zien.

• Deze accu's hebben het ook moeilijk bij lage temperaturen^{(struggle at low temperatures)} . Oplossingen waarbij ze worden geïsoleerd of op een goede bedrijfstemperatuur worden gehouden, maken daarom deel uit van de uitdaging.

Wanneer kunt u solid-state batterijen kopen?

Er zijn een paar bedrijven zoals Solid Power en QuantumScape , die beweren aan de vooravond van commerciële solid-state batterijtoepassingen te staan. 

Toyota is van plan om al in 2021 elektrische voertuigen met solid-state batterij te koop te hebben . Zowel Solid Power als QuantumScape streven naar een uitrol van batterijen voor voertuigen in respectievelijk 2022 en 2024. Dit betekent dat we de komende jaren aan het begin kunnen staan ​​van een batterijrevolutie. 

Dat is voordat we zelfs maar ingaan op de mogelijkheden die het gebruik van grafeen met zich meebrengt. Dit wondermateriaal belooft nog betere batterijen, of ze nu vloeibare of vaste elektrolyten bevatten. Het is wetenschappers en ingenieurs langer dan verwacht niet gelukt om grafeen te laten spelen, maar je kunt nu al een hybride grafeen-powerbank^{(hybrid graphene powerbank)} kopen . Echt^(Truly) , de toekomst is hier.

What Are Solid State Batteries and Why Are They Important?

Battery technology has come a long way over the years. Gаdgets 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

• SSD (Solid State Drive) Koopgids voor 2019

• Waarom is Mijn Amazon in het Spaans? Taal en andere belangrijke instellingen

• 3 manieren om een ​​foto of video te maken op een Chromebook

• Computer- en e-mailbewaking of spionagesoftware detecteren

• Flat Panel Display-technologie ontrafeld: TN, IPS, VA, OLED en meer

• Discord niet geopend? 9 manieren om te repareren

• Hoe Disney Plus-foutcode 83 op te lossen

• Een Facebook-account deactiveren in plaats van het te verwijderen

• Caps Lock in- of uitschakelen op Chromebook

• Twitch-video's downloaden

• Hoe maak je een transparante achtergrond in GIMP

• Beste camera-instellingen voor portretten

• Hoe herinneringen op Facebook te vinden

• Hoe het scherm op een Chromebook te splitsen

• Discord-spoilertags gebruiken

• De taal op Netflix wijzigen

• Kun je een Uber niet van tevoren plannen? Dit is wat je moet doen

• Hoe verjaardagen op Facebook te vinden

• Een clip splitsen in Adobe Premiere Pro

• Gaat uw computer willekeurig vanzelf aan?