רכבי החשמל משתלטים לאט לאט על שוק הרכב ברחבי העולם. הייתה תקופה שבה הספקנות שפעה לגבי מתי אימוץ EV באמת ימריא, אבל עכשיו EV נמכרים כל כך טוב שהיצרנים לא יכולים להפיק מהם מספיק. עם זאת, ביקורת מרכזית אחת שהטרידה את רכבי החשמל נעה סביב טכנולוגיית הסוללה.
החדשות הגדולות הן שטכנולוגיית סוללות חדשה בדרך, וסוללות מוצק הן חלק מהגל החדש הזה של טכנולוגיית סוללות שתחולל מהפכה בשוק. אז מהי סוללת מצב מוצק, וכיצד היא תשפר את ה-EV שלך?
מהן סוללות מוצק?
סוללות מצב מוצק עולות על סוללות ליתיום-יון מסורתיות בכל מדד תיאורטי, כולל טווח הגביע הקדוש EV. כמובן, כל זה בתיאוריה מכיוון שסוללות מצב מוצק עדיין לא הותקנו ברכב ייצור מאף אחד מהמכשירים יצרניות רכב גדולות המציעות רכבי EV.
בלי קשר, ההייפ סביב סוללות מצב מוצק הולך ונבנה מכיוון שהשינויים שהם מבטיחים הם מהפכניים באמת. סוללות מצב מוצק כוללות אלקטרוליט מוצק, בעוד שסוללות ליתיום-יון מסורתיות משתמשות ב-a אלקטרוליט נוזלי כדי לסייע בתנועת יונים בין האלקטרודות החיוביות והשליליות של ה- סוֹלְלָה.
ההבדל העיקרי הזה הוא הזרז ליתרונות רבים שסוללות מוצק נהנות מהן על פני סוללות קונבנציונליות. סוללות מצב מוצק מבטיחות גם צפיפות אנרגיה מעולה בהשוואה לליתיום-יון, שאצל ההדיוט המשמעות היא שאתה יכול להפיק יותר טווח מסוללת מצב מוצק בגודל זהה לסוללת ליתיום-יון.
צפיפות ההספק הנוספת גם מפחיתה את המשקל מכיוון שאתה יכול לארוז סוללה קטנה וקלה יותר לתוך רכב, והסוללה הזו תספק לך את אותם ביצועים כמו ליתיום-יון כבד יותר סוֹלְלָה. דבר נוסף שיש לקחת בחשבון הוא יתרונות האריזה. סוללות מצב מוצק תופסות פחות מקום, מה שמאפשר ליצרנים לארוז אותן ביעילות רבה יותר, מועיל במיוחד לרכבי רכב חשמליים ביצועיים המעוניינים להוריד את מרכז המסה של הרכב.
כיצד פועלות סוללות מוצק?
ובכן, מבחינת היותם סוללה, הם למעשה די דומים לסוללות ליתיום-יון. הֵם ליצור חשמל באמצעות תנועת יונים בין הקתודה לאנודה (או אלקטרודות), יצירת זרימה חשמלית שניתן לנתב מחדש כדי להפעיל את המנוע החשמלי של הרכב. אם יונים זורמים מהאלקטרודה החיובית (קתודה) לשלילית (אנודה), הסוללה נטענת. אם ההפך הוא הנכון, הסוללה משחררת אנרגיה.
בסוללות ליתיום-יון מסורתיות, האנודה והקתודה כרוכים בשכבה מפרידה אמצעית, המונעת מהאלקטרוליטים משתי האלקטרודות להתערבב. אבל, בסוללות במצב מוצק, המפריד אינו קיים מכיוון שהאלקטרוליט הוא למעשה מוצק, ומבטיח סוללות קלות יותר ואריזה טובה יותר. יונים עדיין עוברים דרך האלקטרוליט המוצק, אבל הצפיפות הגדולה יותר של האלקטרוליט המוצק היא זו שמספקת צפיפות אנרגיה גדולה יותר.
יתרון נוסף של האלקטרוליט המוצק הוא פחות סיכונים בטיחותיים מכיוון שאין נוזל לשפוך החוצה נוקב בטעות בתאונה, מה שמפחית את הסיכון לשריפות פוטנציאליות כתוצאה מדליקה אלקטרוליט.
מצב מוצק עשוי להכיל צפיפות אנרגיה גדולה יותר מאשר סוללות ליתיום-יון רגילות, אשר ניתן לייחס אותן למספר סיבות. לפי MIT חֲדָשׁוֹת, אחת הסיבות העיקריות לצפיפות האנרגיה הגדולה יותר של סוללות מצב מוצק נובעת מהעובדה שסוללות אלו כוללות אלקטרודה העשויה ממתכת ליתיום טהורה.
הרווחים הפוטנציאליים בצפיפות האנרגיה שסוללות מצב מוצק מספקות נובע מהעובדה שהן מאפשרות שימוש ב מתכת ליתיום כאחת האלקטרודות, שהיא קלה בהרבה מהאלקטרודות הנמצאות כיום בשימוש העשויות ליתיום מושרות גרָפִיט.
הקתודה והאלקטרוליט שניהם מוצקים בסוללת מצב מוצק, וזו פריצת דרך נוספת מה שמאפשר לסוללות האלה להבטיח ביצועים מדהימים כל כך בהשוואה לרגילות הצעות.
האם יש חסרונות לסוללות מוצק?
סוללות מצב מוצק נשמעות מושלמות, אבל כמובן, הן לא. יש כמה דברים שכדאי לקחת בחשבון כשדנים בסוללות מוצק, וזה נבון לדעת היכן עומדת הטכנולוגיה כרגע.
הפרדת הפוטנציאל של הטכנולוגיה מהמקום שבו היא נמצאת בפועל במצבה הנוכחי היא בעלת חשיבות עליונה. מחקר סוללות במצב מוצק נמשך, וברור שהטכנולוגיה אינה מתקדמת כמו סוללות ליתיום-יון, וזו הסיבה שהן אינן זמינות בטסלה, בשברולט בולט או אחרת.
אחת הבעיות העיקריות שיש להתגבר עליהן היא תנועת יונים דרך המפריד המוצק. לפי סוללת פלאש, המפריד של המצבר המוצק חייב לפעול בטמפרטורה גבוהה כדי לעבוד ביעילות.
יונים הם חומר, אטומים, ולכן הגיוני שהם נעים ביתר קלות בנוזל, בעוד מוצק (מפריד קרמי) חייב להיות בעל הרכב מיוחד כדי להיות מסוגל לאפשר ליונים לנוע בְּחוֹפְשִׁיוּת.
יש כבר מפרידים בעלי ביצועים גבוהים במובן זה, אבל רק בטמפרטורות גבוהות, כי אלקטרודות מוצקות הופכות רק למוליכים טובים בטמפרטורות מעל 50 מעלות. מגבלה זו פירושה שטכנולוגיית מצב מוצק עדיין כמעט ולא נמצאת בשימוש בכלי רכב אמיתיים, מכיוון שאיננו יכולים להניח שהסוללה תמיד חמה
ברור ששום טכנולוגיה לא מושלמת מההתחלה, ומחקר נמשך בתחום של סוללות מוצק. קיימים חסרונות נוספים, אך משאבים רבים מוקדשים למציאת פתרונות לבעיות אלו.
טכנולוגיית סוללות במצב מוצק זוכה לתמיכה מסיבית מתעשיית הרכב, והשקעות אלו יאיץ את מוכנות הייצור של הסוללות הללו. מערך EV של פולקסווגן בהחלט ירוויח מפריצות הדרך האפשריות הללו בטכנולוגיית הסוללות.
צפו לראות סוללות מוצק בקרוב
יצרני EV מהמרים על טכנולוגיית סוללות במצב מוצק, וענקיות רכב מתחייבות כספים ל- מחקר ופיתוח של טכנולוגיית סוללות במצב מוצק רק יעזרו להאיץ את הזמן שנדרש כדי להגיע אליהם שׁוּק.
סוללות מצב מוצק מציעות יתרונות רבים מדי בהשוואה לסוללות ליתיום-יון מסורתיות מכדי להתעלם מהם. צפו לעוד פריצות דרך רבות בטכנולוגיית סוללות מוצק בשנים הקרובות ודחיפה מאסיבית להביא סוללות אלה לכדאיות מסחרית לשימוש ברכבי EV.
