EV's nemen langzaam de automarkt over de hele wereld over. Er was een tijd dat er veel scepsis was over wanneer de acceptatie van EV's echt van de grond zou komen, maar nu verkopen EV's zo goed dat fabrikanten er niet genoeg van kunnen maken. Een belangrijk punt van kritiek dat EV's heeft geteisterd, draait echter om batterijtechnologie.
Het goede nieuws is dat er nieuwe batterijtechnologie op komst is, en solid-state batterijen maken deel uit van deze nieuwe golf van batterijtechnologie die een revolutie teweeg zal brengen in de markt. Dus, wat is een solid-state batterij en hoe zal deze uw EV verbeteren?
Wat zijn solid-state batterijen?
Solid State-batterijen overtreffen traditionele lithium-ionbatterijen in elke theoretische metriek, inclusief het EV-heilige graal: bereik. Natuurlijk is dit allemaal in theorie omdat solid-state batterijen nog moeten worden geïnstalleerd in een productievoertuig van een van de grote autofabrikanten die EV's aanbieden.
Hoe dan ook, de hype rond solid-state batterijen neemt toe omdat de veranderingen die ze beloven echt revolutionair zijn. Solid-state-batterijen hebben een vaste elektrolyt, terwijl traditionele lithium-ionbatterijen een vloeibare elektrolyt om te helpen bij de beweging van ionen tussen de positieve en negatieve elektroden van de accu.
Dit grote verschil is de katalysator voor vele voordelen die solid-state batterijen genieten ten opzichte van conventionele batterijen. Solid-state batterijen beloven ook een superieure energiedichtheid in vergelijking met lithium-ion, wat bij leken termen betekent dat u meer bereik kunt halen uit een solid-state batterij van hetzelfde formaat als een lithium-ionbatterij.
De extra vermogensdichtheid vermindert ook het gewicht omdat u een kleinere en lichtere batterij kunt meenemen in een voertuig, en die batterij levert dezelfde prestaties als een zwaardere lithium-ion accu. Een ander ding om te overwegen is de verpakking voordelen. Solid-state batterijen nemen minder ruimte in beslag, waardoor fabrikanten ze efficiënter kunnen verpakken, vooral gunstig voor prestatiegerichte EV's die het zwaartepunt van het voertuig willen verlagen.
Hoe werken solid-state batterijen?
In termen van een batterij zijn ze eigenlijk vrij gelijkaardig aan lithium-ionbatterijen. Zij elektriciteit opwekken door de beweging van ionen tussen de kathode en anode (of elektroden), waardoor een elektrische stroom ontstaat die kan worden omgeleid om de elektromotor van een voertuig van stroom te voorzien. Als ionen van de positieve elektrode (kathode) naar de negatieve (anode) stromen, wordt de batterij opgeladen. Als het tegenovergestelde waar is, geeft de batterij energie af.
In traditionele lithium-ionbatterijen sandwichen de anode en kathode een middelste scheidingslaag, die voorkomt dat de elektrolyten van de twee elektroden zich vermengen. Maar in solid-state batterijen is de separator niet aanwezig omdat de elektrolyt eigenlijk solide is, wat lichtere batterijen en een betere verpakking belooft. Ionen bewegen nog steeds door de vaste elektrolyt, maar de grotere dichtheid van de vaste elektrolyt zorgt voor een grotere energiedichtheid.
Een ander voordeel van de vaste elektrolyt is dat er minder veiligheidsrisico's zijn, omdat er geen vloeistof kan worden gemorst als: per ongeluk doorboord bij een ongeval, waardoor het risico op mogelijke branden door een mogelijk ontvlambare elektrolyt.
Solid-state-batterijen kunnen mogelijk een grotere energiedichtheid hebben dan gewone lithium-ionbatterijen, wat verschillende redenen kan hebben. Volgens MIT Nieuws, is een van de belangrijkste redenen voor de grotere energiedichtheid van solid-state batterijen het feit dat deze batterijen een elektrode hebben die is gemaakt van puur lithiummetaal.
De potentiële winst in energiedichtheid die solid-state batterijen bieden, komt van het feit dat ze het gebruik van pure lithiummetaal als een van de elektroden, die veel lichter is dan de momenteel gebruikte elektroden gemaakt van met lithium doordrenkt grafiet.
De kathode en de elektrolyt zijn beide vast in een solid-state batterij, wat een andere doorbraak is waardoor deze batterijen zulke geweldige prestaties kunnen beloven in vergelijking met conventionele aanbod.
Zijn er nadelen aan solid-state batterijen?
Solid-state batterijen klinken perfect, maar dat zijn ze natuurlijk niet. Er zijn enkele dingen waarmee u rekening moet houden bij het bespreken van solid-state batterijen, en het is verstandig om te weten waar de technologie momenteel staat.
Het is van het grootste belang om het potentieel van de technologie te scheiden van waar het zich in de huidige staat bevindt. Onderzoek naar vaste-stofbatterijen is aan de gang en de technologie is duidelijk niet zo geavanceerd als lithium-ionbatterijen, daarom zijn ze niet beschikbaar in uw Tesla, Chevy Bolt of anderszins.
Een van de belangrijkste problemen die moeten worden overwonnen, is de beweging van ionen door de vastestofscheider. Volgens Flitsbatterij, moet de separator van de solid-state batterij bij een hoge temperatuur werken om effectief te kunnen werken.
Ionen zijn materie, atomen, en daarom is het logisch dat ze zich gemakkelijker verplaatsen in een vloeistof, terwijl een vaste stof (een keramische separator) moet een speciale samenstelling hebben om ionen te kunnen laten bewegen vrij.
Er zijn al hoogwaardige afscheiders in die zin, maar alleen bij hoge temperaturen, omdat massieve elektroden alleen goede geleiders worden bij temperaturen boven de 50 graden. Deze limiet zorgt ervoor dat solid-state technologie nog nauwelijks wordt gebruikt in echte voertuigen, omdat we er niet vanuit kunnen gaan dat de batterij altijd warm is
Het is duidelijk dat geen enkele technologie vanaf het begin perfect is en er wordt onderzoek gedaan op het gebied van solid-state batterijen. Er zijn nog andere nadelen, maar er worden veel middelen ingezet om oplossingen voor deze problemen te vinden.
Solid-state batterijtechnologie krijgt massale steun van de auto-industrie, en deze investeringen zullen de productiegereedheid van deze batterijen versnellen. VW's EV line-up zal zeker profiteren van deze mogelijke doorbraken in batterijtechnologie.
Verwacht binnenkort solid-state batterijen te zien
Fabrikanten van elektrische auto's wedden op solid-state batterijtechnologie en autoreuzen die geld toekennen aan de onderzoek en ontwikkeling van solid-state batterijtechnologie zal alleen maar helpen om de tijd die nodig is om ze zover te krijgen te versnellen markt.
Solid-state batterijen bieden veel te veel voordelen in vergelijking met traditionele lithium-ionbatterijen om te negeren. Verwacht de komende jaren nog veel meer doorbraken in solid-state batterijtechnologie en een enorme duw om deze batterijen commercieel levensvatbaar te maken voor gebruik in EV's.