¿Quién puede ser el "Salvador"? Las baterías de estado sólido también

Según China Business News, a mediados de este mes, James Dyson, el inventor de las aspiradoras y fundador de Dyson, invirtió su primera inversión de $ 15 millones en la compañía de baterías de estado sólido Sakti3, esta última. Es una empresa de puesta en marcha de baterías fundada en 2007.

Según Dyson, la batería de estado sólido desarrollada actualmente por Sakti3 tendrá una densidad de energía de 1.100 WH / L. No solo Dyson, en los últimos años, la empresa Sakti3 también ha recibido inversiones de empresas como General Motors.

Cuello de botella en la vida útil de la batería líquida

Desde la introducción de las baterías de iones de litio que contienen electrolitos líquidos en los dispositivos electrónicos en 1991, las baterías de litio líquido se han convertido en una de las rutas técnicas más maduras y utilizadas, pero a los ojos de James Dyson, "Now Battery ha encontrado ciertos cuellos de botella".

Por ejemplo, Apple Watch, que aún no se ha incluido en la lista, ha sido escupido. Detrás del precio de 128.000 yuanes, la duración de la batería que el público cree que debería actualizarse no ha logrado un avance significativo, solo 18 horas. "El precio de esta renovación, sólo puedo decir que la compra son las sensaciones ..." Amiga neta de ayuda ", con el precio de un coche para comprar un reloj, borracho, y todos los días para recargar Oh".

De hecho, no son solo los dispositivos portátiles, incluidas las casas inteligentes, sino el otrora popular novato de autos de nueva energía, Tesla, el que está siendo cuestionado por los cuellos de botella en la duración de la batería. Aunque su apariencia es lo suficientemente fresca, el concepto de protección ambiental también está lo suficientemente de moda, pero incluso si el kilometraje alcanza los 500 KM sin un automóvil, una vez que se agota la energía de la batería, es realmente difícil moverse. Sin embargo, el fundador y director ejecutivo de Tesla, Musk, también es inocente. La falta de kilometraje de la batería es el primer problema que la industria no puede resolver. Además, entre todos los vehículos de nueva energía, Tesla ya es el campeón en kilometraje.

Quizás uno de los problemas más importantes que está obstaculizando el desarrollo de la industria electrónica en la actualidad no es la tecnología del producto en sí, sino la mejora de la vida útil de la batería. Entonces, ¿por qué las baterías de litio líquido no pueden tener un mayor alcance?

La duración de la autonomía de la batería depende en gran medida de la capacidad de almacenamiento de energía de la batería, es decir, la densidad de energía por unidad de volumen. Para aumentar la densidad de energía unitaria de la batería, uno es aumentar el voltaje de trabajo y el otro es aumentar la densidad de energía del material del electrodo. Cuando el voltaje de trabajo solo puede estar en un área fija, la densidad de energía de la batería solo puede aumentarse mediante la densidad de energía del material del electrodo. En otras palabras, el desarrollo de baterías de litio sigue la ley de "una generación de materiales, una generación de baterías". Los materiales de electrodo positivo de batería de litio existentes generalmente incluyen cobalto de litio, manganeso de litio, fosfato de hierro y litio y materiales ternarios, mientras que los materiales de electrodo negativo son generalmente grafito, carbono duro / blando, titanato de litio y materiales de electrodo negativo de aleación. El espacio de excavación no es grande.

Eso significa aumentar significativamente la gama de baterías de iones de litio a menos que se puedan encontrar nuevas alternativas en el material del electrodo.

Innovación en baterías de estado sólido

Sin embargo, dado que la densidad de energía de las baterías de litio líquido no se ha mejorado mucho por el momento, ¿existe otra tecnología de batería más ventajosa que pueda reemplazarla?

Según Bloomberg News, el CEO de Volkswagen, Martin Winterkorn, dijo en una conferencia de prensa en Stuttgart que Volkswagen planea tomar una decisión en la primera mitad de este año si desarrollará nuevas baterías de la startup estadounidense QuantumScape. Tecnología utilizada en los coches eléctricos de Volkswagen

Con la tecnología de batería de estado sólido, VW tendría una autonomía de 700 kilómetros, más que los modelos Tesla y todos los vehículos de nueva energía existentes. Quizás debido a esto, ya en diciembre de 2014, Volkswagen adquirió alrededor del 5% de la compañía QuantumScape antes mencionada.

En realidad, no es solo el público. Ya en 2010, Toyota había introducido baterías de estado sólido con un alcance de más de 1.000 KM. Los esfuerzos que incluyen QuantumScape y Sakti3 también intentan reemplazar las tradicionales baterías de litio líquido con baterías sólidas.

El electrolito de una batería sólida es un estado sólido, y su densidad y estructura permiten que se acumulen más iones cargados en un extremo para conducir más corriente, lo que a su vez aumenta la capacidad de la batería. Entonces, con la misma cantidad de electricidad, el volumen de la celda sólida se reducirá. No solo eso, debido a la ausencia de electrolitos en las baterías de estado sólido, el almacenamiento será más fácil. Cuando se usa en equipos grandes como automóviles, no es necesario agregar tubos de enfriamiento adicionales, controles electrónicos, etc., lo que no solo ahorra costos, sino que también reduce el peso de manera efectiva.

Según su nombre oficial, Sakti3 ha producido baterías con una densidad de energía de 1.100 vatios-hora por litro, que es casi el doble de la densidad de energía de las baterías de iones de litio actuales. Kevin Jones, experto en baterías y profesor de ciencias de los materiales en la Universidad de Florida, cree que si la batería puede almacenar tanta electricidad como Sakti3, el costo de compra y uso del automóvil eléctrico puede ser el mismo que el de un automóvil normal.

Y las baterías de estado sólido tienen otra ventaja: no explotan ni se incendian cuando se dañan en un accidente. Antes de eso, debido a los frecuentes incendios de las baterías y otras fallas de funcionamiento, Fisk, así como Tesla en los vehículos de nueva energía, se arruinaron y desaparecieron lentamente.

El camino hacia la comercialización es largo

Avestor Canada también trató de desarrollar baterías de litio de estado sólido y finalmente se declaró en bancarrota en 2006. Avestor usa un separador de polímero en lugar del electrolito líquido en la batería, pero no ha resuelto el problema de seguridad. Ha habido varios incidentes de explosión o combustión de baterías en América del Norte.

Las baterías de estado sólido de Sakti3 se fabrican utilizando tecnología de deposición de película delgada, que también se usa comúnmente en pantallas de panel plano y producción de células solares fotovoltaicas. "La batería se divide por la mitad o se coloca en un entorno de alta temperatura. Pero las baterías pueden seguir funcionando". En su opinión, las baterías de estado sólido de Sakti3 son completamente seguras.

Pero Toyota no ve la tecnología de baterías de estado sólido como el único camino a seguir para la nueva energía, poco después de que presentara su primer automóvil de celda de combustible de hidrógeno producido en masa.

"Las baterías de estado sólido pueden ser una de las tendencias futuras en la tecnología de baterías, pero tal vez no sea la mejor". Los técnicos de las nuevas empresas de producción de energía mencionadas anteriormente dijeron a los periodistas que "incluidas las celdas de combustible, los supercondensadores, las celdas de aire de aluminio y el magnesio las baterías tienen un mayor espacio de desarrollo conceptual y, al final, depende de qué ruta se desarrolle más rápido y más de cerca ".

Quizás la prueba más importante sea el precio. Se entiende que el costo de las baterías de litio líquido es de aproximadamente 200 a 300 dólares estadounidenses por kilovatio-hora. Si utiliza la tecnología existente para fabricar baterías sólidas que sean suficientes para alimentar teléfonos inteligentes, el costo alcanzará los 15.000 dólares estadounidenses, y el costo de las baterías sólidas que sean suficientes para alimentar automóviles es aún mayor. El costo es la asombrosa cifra de 90 millones de dólares estadounidenses.

Una razón importante del alto costo de las baterías de estado sólido, dice Sastry, es su ineficiencia. Según el plan de Sastry, Sakti3 eventualmente reducirá el costo de las baterías a $ 100 por kilovatio-hora, pero no dio la última vez.

Desde el momento de la teoría, las baterías de estado sólido no son un concepto nuevo, pero a lo largo de los años, la investigación y el desarrollo no han progresado tan rápido como se esperaba. Al igual que las baterías de iones de litio, en la década de 1970, los conceptos y la certificación experimental avanzaban en paralelo, pero el uso masivo real ya estaba a fines del siglo XX.

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