Bateria de liti de 12 V 
Bateria de liti de 24 V 
Bateria de liti de 36 V 
Bateria de carret de golf de 36 V 
Bateria de carret de golf de 48 V 
Bateria de carret de golf de 72 V 
Bateria de 12V per a autocaravana 
Bateria de 24V per a autocaravana 
Màquina de neteja de terres de 24 V 
Bateria de la màquina de neteja de terres de 36 V 
Bateria de plataforma de treball aèria de 24 V 
Bateria de plataforma de treball aèria de 48 V 
Bateria marina de 12 V 
Bateria marina de 24 V 
Bateria de tractor de 48 V 
Bateria de tractor de 72 V 
Bateria de tractor de 96 V 
Com funciona la bateria d'estat sòlid
Les bateries d'estat sòlid funcionen mitjançant un electròlit sòlid, que és clau per entendre com funciona una bateria d'estat sòlid. Aquest electròlit sòlid permet que els ions es moguin eficientment entre els elèctrodes, fent que la bateria sigui més segura i permetent-li emmagatzemar més energia. Per exemple, els electròlits sòlids basats en sulfur tenen una excel·lent conductivitat iònica, amb valors superiors a 10^-2 S/cm. La densitat d'energia d'aquestes bateries normalment comença a 400–500 Wh/kg i pot superar els 1000 Wh/kg.
Conclusions clau
-
Les bateries d'estat sòlid tenen un electròlit sòlid. Això mou els ions de manera segura i ràpida. Són més segures i fortes que les bateries normals.
-
Aquestes bateries emmagatzemen més energia. Es carreguen més ràpid i funcionen durant més temps. Això ajuda a que els dispositius siguin més petits, més lleugers i més fiables.
-
Les bateries d'estat sòlid encara tenen problemes. Costen molt i són difícils de fabricar. Els científics estan treballant per solucionar aquests problemes. Aviat, més cotxes i dispositius elèctrics les podran utilitzar.
Què són les bateries d'estat sòlid?
Bateries d'estat sòlid tenen un material sòlid que mou ions. No hi ha líquid dins d'aquestes bateries. Utilitzen coses com ara electròlits a base de sulfur o partícules recobertes en sec. Això fa que la bateria sigui més segura i estable.
Us podeu preguntar en què es diferencien aquestes bateries de les del telèfon o del portàtil. Les bateries de liti-ió normals utilitzen un electròlit líquid. Aquest líquid pot tenir fuites o incendiar-se si la bateria es trenca. Les bateries d'estat sòlid no tenen aquest problema. El material sòlid no té fuites i pot suportar millor la calor.
Aquí teniu una taula senzilla que mostra les principals diferències:
| Aspecte | Bateries d'estat sòlid (SSB) | Bateries de liti-ió convencionals |
|---|---|---|
| Composició del material | Conductors d'ions sòlids (per exemple, Li₃PS₄ basat en sulfur), materials actius recoberts en sec | Electròlits líquids amb materials actius estàndard |
| Estabilitat mecànica | Alt: sense fuites, estructura resistent | Menor risc de fuites |
| Seguretat | Seguretat tèrmica millorada, sense líquid que s'encengui | Risc d'incendi si es fa malbé |
| Rendiment | Major densitat d'energia, millor cicle de vida | Limitat per l'estabilitat dels líquids |
Les bateries d'estat sòlid poden emmagatzemar més energia i durar més. Els científics utilitzen eines i proves especials per demostrar que aquestes bateries funcionen millor i són més segures. Quan s'utilitzen coses amb bateries d'estat sòlid, s'obté més potència en una bateria més petita i segura.
Consell: a mesura que la tecnologia millori, veureu bateries d'estat sòlid en més coses, com ara telèfons i cotxes elèctrics.
com funciona una bateria d'estat sòlid
Les bateries d'estat sòlid són diferents de les bateries normals. Tenen tres parts principals: ànode, càtode i electròlit sòlid. L'electròlit sòlid es troba entre l'ànode i el càtode. Permet que els ions es moguin però atura els electrons. Això ajuda la bateria a emmagatzemar i donar energia de manera segura.
Quan carregueu la bateria, Els ions de liti surten del càtodeViatgen a través de l'electròlit sòlid fins a l'ànode. Quan utilitzeu la bateria, els ions tornen al càtode. L'electròlit sòlid només permet que els ions es moguin. Els electrons han de passar per un cable fora de la bateria. Això és el que alimenta els vostres dispositius.
Els científics proven diferents electròlits sòlids per veure quin funciona millor. Utilitzen materials rics en liti per fabricar l'electròlit. La manera com el fabriquen canvia la velocitat a què es poden moure els ions. Les proves de raigs X mostren que l'estructura ajuda els ions a moure's ràpidament. Alguns electròlits sòlids tenen una conductivitat iònica superior a 1 mS/cm. Això significa que els ions es mouen molt bé. Una alta conductivitat ajuda les bateries a carregar-se ràpidament i a durar més.
Us preguntareu com es comparen les bateries d'estat sòlid amb les bateries d'ions de liti. La gran diferència és l'electròlit. Les bateries d'ions de liti utilitzen un electròlit líquid. Aquest líquid pot tenir fuites o incendiar-se si es fa malbé. Les bateries d'estat sòlid utilitzen un electròlit sòlid. No té fuites ni es crema fàcilment. Això les fa molt més segures.
Nota: Els electròlits sòlids no s'incendien. Redueixen el risc d'incendi i sobreescalfament. Això fa que les bateries d'estat sòlid siguin bones per a cotxes elèctrics i grans emmagatzematges d'energia.
Aquí teniu una taula que mostra les diferències de seguretat:
| Característica de seguretat | Bateria d'estat sòlid (electròlit sòlid) | Bateria de liti-ió (electròlit líquid) |
|---|---|---|
| Inflamabilitat | No inflamable | Inflamable |
| Risc de fuites | Cap | Possible |
| Risc de desbordament tèrmic | Molt baix | Alt |
| Problemes de ventilació de gas | Cap | Possible |
Les bateries d'estat sòlid funcionen millor en molts aspectes. L'electròlit sòlid proporciona una densitat d'energia més alta. Obteniu més potència en una bateria més petita. La bateria dura més i es carrega més ràpidament. Les proves mostren que un millor moviment d'ions proporciona fins a un 98,9% de la capacitat total. L'eficiència energètica pot arribar al 97,8%. Això significa que es malgasta menys energia i s'aprofita més cada càrrega.
Ara ja saps com funcionen les bateries d'estat sòlid. L'electròlit sòlid és molt important. Permet que els ions es moguin ràpidament i amb seguretat. També fa que la bateria sigui més segura i resistent que les bateries antigues. A mesura que aprenguis més, veuràs per què aquesta tecnologia és important per al futur.
Quins són els tipus de bateries d'estat sòlid?
Hi ha molts tipus de bateries d'estat sòlid. Cada tipus utilitza materials i dissenys diferents. Aquests canvis afecten el funcionament de la bateria i on s'utilitza.
Les bateries d'estat sòlid es divideixen en dos grups principals. Els grups depenen del gruix de l'electròlit.
-
Bateries d'estat sòlid a granel tenen electròlits espessos. Es fa premsant o escalfant les peces juntes.
-
Bateries d'estat sòlid de pel·lícula fina tenen capes molt primes. Aquestes capes poden tenir només uns pocs nanòmetres de gruix. Es necessiten màquines especials per fabricar aquestes pel·lícules primes.
També n'hi ha molts tipus segons el que hi ha dins de la bateria. Aquí teniu una taula per ajudar-vos a comparar-los:
| Aspecte de classificació | Categories / Tipus | Descripció / Característiques |
|---|---|---|
| Gruix de l'electròlit sòlid | Granel, pel·lícula fina | Massa: capes gruixudes; Pel·lícula fina: capes molt primes |
| Tipus d'electròlits a granel | Polimèric, NASICON, Gel, Composite, Granat, A base de vanadi | Cadascun utilitza productes químics diferents per moure ions. Alguns utilitzen polímers, altres utilitzen ceràmica o gels. |
| Classes de bateries | Alta temperatura, polimèric, liti, plata | Cada classe funciona millor en diferents condicions o per a diferents usos. |
| Diferències de disseny | Pel·lícula fina, ceràmica composta, bi/tricapa | Aquests dissenys ajuden a millorar la durada i la seguretat de la bateria. |
Consell: podeu triar el tipus de bateria que s'adapti a les vostres necessitats. Les bateries de capa fina són bones per a coses petites com ara targetes intel·ligents. Les bateries massives funcionen millor en cotxes elèctrics.
Ara ja saps que hi ha molts tipus de bateries d'estat sòlid. Cada tipus té avantatges especials per a diferents usos.
Estat sòlid vs. ió de liti
Les bateries d'estat sòlid i les bateries d'ions de liti no són el mateix. Les bateries d'estat sòlid utilitzen un electròlit sòlid. Les bateries d'ions de liti utilitzen un líquid. Això fa que les bateries d'estat sòlid siguin molt més segures. Són menys propenses a incendiar-se. Poden contenir més energia en una mida més petita. També duren més que les bateries d'ions de liti. Però, les bateries d'estat sòlid costen més ara mateix. També són més difícils de fabricar.
Aquí teniu una taula per ajudar-vos a comparar:
| Aspecte | Bateria d'estat sòlid | Bateria de ions de liti |
|---|---|---|
| Cost actual | Al voltant de 300 dòlars per kWh | Uns 137 dòlars per kWh (2023) |
| Vida útil | Fins a 2.000 cicles de càrrega | 500–1.500 cicles de càrrega |
| Seguretat | Molt menys risc d'incendi | Risc d'incendi present |
| Densitat d'energia | 2–2,5 vegades més alt | Estàndard |
Avantatges i inconvenients
Les bateries d'estat sòlid tenen molts avantatges:
-
Emmagatzemen de 2 a 2,5 vegades més energia que les bateries de liti-ió. Això significa que les bateries poden ser més lleugeres i més petites.
-
La càrrega és fins a 6 vegades més ràpida. No cal esperar tant.
-
La probabilitat d'incendi és molt menor, més de 20 vegades menys.
-
Funcionen bé en llocs calorosos o freds i duren més.
Però també hi ha alguns problemes:
-
Costen molt a causa dels nous materials i les fàbriques especials.
-
La majoria de les bateries d'estat sòlid han d'estar a una temperatura superior a la temperatura ambient per funcionar millor.
-
Algunes bateries de prova no duren tant com les bateries de liti-ferrofosfat. Aquestes poden durar més de 4.000 cicles.
Nota: Els experts creuen que els preus podrien baixar fins als 140 dòlars per kWh el 2028. Però potser caldrà cinc anys més per fabricar-ne molts.
Quines són les aplicacions de les bateries d'estat sòlid?
Aplicacions i reptes
Les bateries d'estat sòlid s'utilitzen en cotxes elèctrics, telèfons intel·ligents i targetes intel·ligents. Per exemple, el sedan Nio ET7 utilitza una bateria semi-sòlid. Pot recórrer 1000 quilòmetres amb una sola càrrega. La bateria d'estat sòlid de Samsung pot recórrer més de 1000 quilòmetres. Pot carregar-se fins al 80% en menys de 10 minuts.
-
Les bateries d'estat sòlid són més segures i duren més.
-
Necessiten materials especials i una construcció acurada.
-
És difícil mantenir les parts sòlides juntes.
-
Les fàbriques han de mantenir fora l'aigua, especialment per a les bateries a base de sulfur.
Veureu més bateries d'estat sòlid a mesura que siguin més barates. Les fàbriques les estan fabricant millor. De moment, semblen molt prometedores, però encara tenen alguns problemes per resoldre.
Què tan segures són les bateries d'estat sòlid?
Us podeu preguntar si les bateries d'estat sòlid són realment més segures que les normals. Aquestes bateries utilitzen un electròlit sòlid. Aquesta part sòlida no es crema ni té fuites. Per això, és molt menys probable que s'incendiïn que les bateries amb líquid a l'interior. Podeu sentir-vos més segurs utilitzant bateries d'estat sòlid en coses com ara cotxes o telèfons.
Però la seguretat no només consisteix a aturar incendis. Científics de la Universitat Purdue van estudiar què passa quan aquestes bateries fallen. Van descobrir que alguns electròlits sòlids, com ara el Li10SnP2S12, encara es poden escalfar molt. Això passa si certes reaccions químiques comencen a l'ànode. Aquestes reaccions poden fer que la bateria s'escalfi ràpidament. La calor també pot fer que el càtode alliberi oxigen. Això pot causar més reaccions i una cosa anomenada "fuga tèrmica". Així doncs, tot i que les parts sòlides no es cremen, la bateria encara es pot escalfar molt si hi ha un problema a l'interior.
Els científics utilitzen eines de raigs X per examinar l'interior de les bateries d'estat sòlid. El projecte SOLBAT de la Faraday Institution va descobrir que es poden formar esquerdes a l'electròlit sòlid abans que s'acumuli el liti. Aquestes esquerdes es poden estendre i causar curtcircuits. Si feu servir massa la bateria, es poden formar espais buits. El liti pot créixer en aquests espais i fer que la bateria sigui insegura.
Consell: Les piles d'estat sòlid són més segures que les piles velles, però cal anar amb compte. Els nous dissenys i els millors materials les faran encara més segures aviat.
| Característica de seguretat | Bateria d'estat sòlid | Bateria de ions de liti |
|---|---|---|
| Inflamabilitat | Molt baix | Alt |
| Risc de curtcircuit | Possibles (esquerdes) | Possible (fuita) |
| Fuga tèrmica | Rar, però possible | Més comú |
Quins són els reptes per a l'aplicació pràctica de les bateries d'estat sòlid?
Les bateries d'estat sòlid semblen fantàstiques, però tenen problemes. Els científics i els enginyers tenen molta feina per fer-les funcionar a la vida real. No és fàcil utilitzar aquestes bateries en cotxes o telèfons.
Aquí teniu una taula que enumera els principals problemes:
| Repte | Què significa |
|---|---|
| Baixa conductivitat iònica a temperatura ambient | Els ions es mouen lentament en els sòlids, de manera que les bateries es carreguen i descarreguen més lentament que les líquides. |
| Difícil de fer interfícies perfectes | Es formen petites esquerdes o buits entre les capes, cosa que provoca problemes amb la bateria i una vida útil més curta. |
| Els canvis de volum causen estrès | Les bateries s'inflen i es contrauen a mesura que funcionen, cosa que pot trencar les parts internes. |
| Alta resistència en interfícies sòlides | Els llocs on les capes es toquen poden bloquejar el flux d'ions, fent que la càrrega sigui més lenta. |
| Fabricació complexa | Fabricar aquestes bateries requereix eines especials i passos acurats, cosa que costa més diners. |
| Mal rendiment en fred | Els electròlits sòlids no funcionen bé per sota dels 50 °C, de manera que les bateries perden potència quan fa fred. |
| Cicles de vida més curts | Les capes perden contacte amb el temps, de manera que les bateries no duren tant com algunes bateries de liti-ió normals. |
| Costos de producció elevats | Els nous materials i els passos de construcció complicats fan que aquestes bateries siguin cares de produir. |
Fabricar bateries d'estat sòlid és difícil. Les capes han de ser llises i no tenir esquerdes. Si la bateria es fa més gran o més petita, es pot trencar per dins. El fred fa que els ions es moguin encara més lentament. Les fàbriques necessiten màquines especials per construir aquestes bateries. Això fa que costin més.
Consell: Els científics estan treballant per solucionar aquests problemes. Quan trobin millors maneres, veureu més bateries d'estat sòlid al vostre voltant.
Quan arribaran les bateries d'estat sòlid al mercat elèctric?
Et pots preguntar quan veuràs bateries d'estat sòlid en cotxes elèctrics i altres dispositius. Els informes d'anàlisi de mercat mostren que el mercat de bateries d'estat sòlid creixerà ràpidament. El 2024, la mida del mercat és d'uns 128,5 milions de dòlars. El 2032, els experts esperen que arribi als 2.001,7 milions de dòlars. Això significa que el mercat podria créixer més d'un 40% cada any. Podeu esperar veure més bateries d'estat sòlid entre el 2025 i el 2032.
Moltes coses ajuden a aquest creixement. Les vendes de vehicles elèctrics continuen augmentant. Els governs ofereixen incentius per utilitzar energia més neta. Les estacions de càrrega són més fàcils de trobar. Les empreses també gasten més diners en recerca i desenvolupament. Els grans fabricants d'automòbils i les empreses de bateries treballen juntes per construir noves fàbriques. Aquests passos ajuden a portar les bateries d'estat sòlid al mercat més ràpidament.
Probablement veureu les primeres bateries d'estat sòlid en cotxes elèctrics d'alta gamma. Empreses dels EUA, Europa, Xina i Japó lideren el camí. Després dels cotxes de luxe, és possible que vegeu aquestes bateries en cotxes normals, autobusos i fins i tot en emmagatzematge d'energia domèstic.
Nota: És possible que no vegeu bateries d'estat sòlid a tots els cotxes de seguida. Al principi, costaran més i estaran en models especials. A mesura que les fàbriques en produeixin més, els preus baixaran i les veureu en més llocs.
Aquí teniu un cop d'ull ràpid al que podeu esperar:
| Any | Què podríeu veure |
|---|---|
| 2025-2027 | Primers vehicles elèctrics comercials amb bateries d'estat sòlid |
| 2028-2032 | Ús més ampli en més models de cotxes i dispositius |
Les bateries d'estat sòlid arribaran aviat. Veureu que canviaran la manera com feu servir els cotxes elèctrics i altres dispositius en els propers anys.
Has après com funciona una bateria d'estat sòlid. Aquestes bateries utilitzen un electròlit sòlid. Això ajuda els ions a moure's de manera segura i ràpida. Aquí tens alguns dels seus principals avantatges:
| Avantatge | Benefici |
|---|---|
| Seguretat | Sense fuites ni incendis |
| Densitat d'energia | Bateries més petites i lleugeres |
| Velocitat de càrrega | Càrrega molt més ràpida |
Les bateries d'estat sòlid podrien fer que els cotxes i els dispositius elèctrics siguin millors per a tothom.
Preguntes freqüents
Què fa que les bateries d'estat sòlid siguin més segures que les bateries normals?
Les bateries d'estat sòlid són més segures perquè l'electròlit sòlid no té fuites. Tampoc no s'incendia. Això significa que els vostres dispositius tenen menys probabilitats d'accidents.
Es poden utilitzar bateries d'estat sòlid en temps fred?
Pots fer servir aquestes bateries en temps fred, però no funcionen tan bé. Alguns tipus resisteixen el fred millor que d'altres. Mira sempre el rang de temperatura de seguretat de la bateria.
Quant de temps duren les bateries d'estat sòlid?
Les bateries d'estat sòlid solen durar més que les bateries d'ions de liti. Moltes es poden carregar fins a 2.000 vegades abans de començar a perdre energia.