Zer da litiozko bateria solidoa?

Litiozko bateria solidoak gero eta arreta handiagoa erakartzen ari dira mundu osoan, segurtasun handiagoa, energia-dentsitate handiagoa, iraupen luzeagoa eta tenperatura-tarte zabal batean funtzionatzeko gaitasuna direla eta. Elektrolito likidoetan oinarritzen diren litiozko bateria konbentzionalen aldean, bateria solidoek elektrolito solidoak erabiltzen dituzte osagai nagusi gisa, eta hori da haien errendimendua baldintzatzen duen faktore gakoa. Material solido hauek zuzenean eragiten diete atributu garrantzitsuei, hala nola potentzia-irteera, ziklo-egonkortasuna, funtzionamendu-segurtasuna eta iraunkortasuna tenperatura altuetan zein baxuetan. Ondorioz, ikerketa-erakundeak, elektronika-marka nagusiak eta automobilgintza-fabrikatzaileak mundu osoan aktiboki inbertitzen ari dira elektrolito solidoen teknologien garapenean eta optimizazioan.

• Ibilgailu elektrikoen salmentak % 40 igo dira 2019az geroztik. Horrek baterien beharra handitu zuen nonahi.

• Asia Pazifikoa da merkatu nagusia, 2024an diruaren % 54 baino gehiagorekin.

• Energia-dentsitatea 500 Wh/kg-ra irits daiteke. Hau bateria arruntek baino ia bikoitza da.

Ondorio nagusiak

• Litiozko bateria solidoak elektrolito solidoa dute. Horrek seguruagoak egiten ditu eta su hartzeko aukera gutxiago dute litio-ioizko bateria arruntek baino. Bateria hauek energia gehiago eduki dezakete espazio berean. Horri esker, gailuek eta auto elektrikoek gehiago irauten dute. Ez dute handiagoak edo astunagoak izan beharrik. Gainera, askoz azkarrago kargatzen dira. Askok % 80ko karga lor dezakete 15 minutu baino gutxiagoan. Horrek esan nahi du erabiltzaileek ez dutela hainbeste itxaron behar. Egoera solidoko bateriak egitea zailagoa eta garestiagoa da orain. Baina zientzialariak lanean ari dira merkeagoak eta gehiago iraun dezaten. Egoera solidoko baterien merkatua azkar hazten ari da. Eskari handia dago ibilgailu elektrikoetan, elektronikan eta energia biltegiratzean. Horrek etorkizun oparoa izateko itxaropena ematen du.

Zer da litiozko bateria solidoa?

Litiozko bateriaren oinarriak

A litiozko bateria solidoa elektrolito solidoa du, ez likidoa. Zati solido hau katodoaren eta anodoaren artean dago. Bateria kargatzen edo erabiltzen duzunean, litio ioiak elektrolito solidoan zehar mugitzen dira. Mugimendu honek elektrizitatea sortzen du. Elektrolito solidoak bateria seguru eta egonkor mantentzen du.

Fabrikatzaileek zeramikak, oxidoak, sulfuroak, fosfatoak eta polimeroak erabiltzen dituzte elektrolito solidoa egiteko. Zeramikak onak dira bateria gogorretarako. Polimeroek bateria malguak egiten laguntzen dute. Bateria batzuek film meheak erabiltzen dituzte tramankulu txikietarako. Beste batzuek material lodiak erabiltzen dituzte auto elektrikoetarako. Elektrolito solidoak elektrolito likidoekin gerta daitezkeen ihesak, hantura eta suteak geldiarazten laguntzen du.

Zientzialariek aurkitu dute elektrolito solido amorfoek litio ioiak errazago mugitzen uzten dituztela. Horrek bateria hobeto funtzionatzen laguntzen du, baita leku oso beroetan edo hotzetan ere. Elektrolitoaren barruko litioan aberatsak diren materialek karga-eramaile gehiago ematen dituzte. Horrek bateria are hobeto funtzionatzen du.

Oharra: Litiozko bateria solidoak energia gehiago gorde dezake espazio berean bateria zaharragoek baino. Horrek aukera bikaina bihurtzen du auto elektrikoetarako, telefonoetarako eta denbora luzez energia behar duten beste gauza batzuetarako.

Nola desberdintzen den litio-ioiarekin alderatuta

Litiozko bateria solidoak eta litio-ioizko bateriak Litio ioiak erabiltzen dituzte energia gordetzeko eta emateko. Alde handia elektrolitoa da. Litio ioizko bateriek elektrolito likidoa erabiltzen dute. Egoera solidoko bateriek elektrolito solidoa.

Hona hemen bi motak alderatzen dituen taula bat:

• Egoera solidoko bateriek elektrolito solidoa erabiltzen dute, beraz, ez dago likido sukoiek eragindako sute arriskurik.

• Azkarrago kargatu daitezke eta leku beroagoetan edo hotzetan funtziona dezakete.

• Egoera solidoko bateriak egitea garestiagoa eta zailagoa da.

• Litio-ioizko bateriak merkeagoak eta errazagoak dira egiteko, beraz, gehiago erabiltzen dira.

Zientzialariek oraindik lanean ari dira egoera solidoko bateriak hobetzeko. Litio ioiak nola mugitzen diren eta bateriaren atalak nola funtzionatzen duten elkarrekin aztertzen dute. Material eta diseinu bereziak erabiltzen dituzte litio ioiak azkar eta seguru mugitzen laguntzeko. Oraindik arazoak daude, hala nola, bateriak denbora luzez irautea eta barrutik pitzatzea edo kontaktua galtzea ez ziurtatzea.

Nola funtzionatzen duen

Elektrolito solidoaren eginkizuna

Elektrolito solidoa bateriaren erdian dago. Litio ioiak alde batetik bestera mugitzen uzten ditu. Zati honek anodoaren eta katodoaren arteko zubi baten antzera jokatzen du. Elektrolito likidoek isuri eta su hartu dezakete, baina solidoek ez. Horrek bateria seguruagoa egiten du eta egonkor mantentzen du.

Zientzialariek elektrolito solido mota asko probatu zituzten. Batzuk zeramikaz eginda daude, eta beste batzuk polimeroak erabiltzen dituzte. Beste batzuek bi materialak nahasten dituzte. Polimero konposatu elektrolito batek zeramikazko zati txikiak ditu polimero bigun baten barruan. Horri esker, litio ioiei mugitzeko modu gehiago daude. Bateriak azkarrago funtziona dezake eta gehiago iraun dezake.

Oharra: Probetan, elektrolito solidoak zituzten bateriek ia potentzia guztia mantendu zuten 250 zikloren ondoren, 0,5 °C-ko abiaduran. Litio ioiak bateria zaharrek baino ia bi aldiz azkarrago mugitzen uzten zuten, gainera.

Hona hemen elektrolito solidoek bateriei nola laguntzen dieten erakusten duen taula bat:

Litio metalezko anodoa

Litio metalezko anodoak energia asko ematen dio bateriari. Espazio txiki batean karga asko mantentzen duen geruza mehea da. Bateria erabiltzen denean, litio ioiek anodoa uzten dute eta elektrolito solidoaren bidez katodora joaten dira. Kargatzen ari direnean, anodora itzultzen dira.

Probek erakusten dute litio metalezko anodoek baterien iraupena eta funtzionamendua hobetzen laguntzen dutela. Bateria batzuek beren potentzia gehiena mantendu zuten 1.250 zikloren ondoren gaitasun handian. Energia-dentsitatea litroko 1.000 Wh-ra iritsi zen, eta hori ona da auto elektrikoentzat. Elektrolito solidoak dendrita izeneko punta zorrotzen hazkuntza ere eragozten du. Horrek bateria seguru mantentzen du eta azkarrago kargatzen laguntzen du.

Elektrolito solidoak eta litio metalezko anodoak elkarrekin lan egiten dute. Bateriak energia gehiago gordetzen, gehiago irauten eta seguru mantentzen laguntzen dute.

Abantailak

Segurtasuna

Litiozko bateria solido batek elektrolito solidoa du, ez likidoa. Horrek esan nahi du ez dagoela ihes edo suterik izateko aukerarik. Bateriak ez du likido sukoirik erabiltzen, beraz, seguruagoa da erabiltzean edo kargatzean. Probek erakusten dute bateria hauek ez direla zaharrek bezain erraz gehiegi berotzen edo zirkuitu laburbiltzen. Segurtasun-egiaztapen zorrotzak ere gainditzen dituzte, hala nola berotze- eta zirkuitulaburreko probak.

• Ez dago barnean likido sukoirik

• Isurketa edo sute aukera gutxiago

• Segurtasun probetan hobeto egiten du

Segurtasuna da enpresek autoetan eta elektronikan bateria solidoak nahiago izatearen arrazoi nagusietako bat.

Energia-dentsitatea

Litiozko bateria solidoek tamaina berean energia gehiago gorde dezakete litiozko ioizko bateria arruntek baino. Hau da elektrolito solidoak bateriari geruza meheagoak izatea eta litio metalikoa bezalako material sendoak erabiltzea ahalbidetzen diolako. Beheko taulan bateria hauek zenbat energia gehiago gorde dezaketen erakusten da:

Energia-dentsitate handiagoarekin, gailuek gehiago iraun dezakete edo gehiago egin dezakete handiagoak edo astunagoak bihurtu gabe.

Kargatzeko abiadura

Litiozko bateria solidoek bateria zaharrek baino askoz azkarrago karga daitezke. Enpresek eta laborategiek egindako probek erakusten dute bateria batzuek % 10etik % 80ra kargatu daitezkeela 15 minutu baino gutxiagoan. Bateria hauek ehunka erabileratan azkar kargatzen jarraitzen dute, beraz, denbora luzez irauten dute. Proba batean, bateria batek % 80ko karga lortu zuen 10 minutu baino gutxiagoan eta % 80ko potentzia baino gehiago mantendu zuen 3.000 erabileraren ondoren.

Kargatze azkarrak auto eta tramankulu elektrikoei denbora gutxiago ematen die konektatuta eta denbora gehiago erabiltzen.

Erronkak

Fabrikazio arazoak

Litiozko bateria solido bat egitea ez da erraza. Fabrikek material eta tresna bereziak behar dituzte. Zeramikak zailak dira moldatzen eta bero eta presio asko behar dituzte. Erroilu-erroilu metodoek pieza mehe eta tolesgarrietarako balio dute. Pieza lodiek edo zurrunek zaildu egiten dute hau. Langileek hutsuneak egiaztatu behar dituzte eta kristal-egitura egokia dela ziurtatu. Geruzak nahasten badira edo litioa pilatzen bada, bateriak potentzia galtzen du. Fabrikek makina aurreratuak erabiltzen dituzte pieza guztiak egiaztatzeko. Materialak erraz lor daitezke eta egonkorrak izan behar dira, bestela bateriak egitea motelduko da.

• Pieza zurrunek zaildu egiten dute bateria asko egitea.

• Bero eta presio handiak gauzak konplexuagoak bihurtzen dituzte.

• Geruzen arteko arazoek bateriaren energia murriztu dezakete.

• Kalitatea egiaztatzeko makina bereziak behar dira.

Kostu-hesiak

Litiozko bateria solidoak ohikoak baino garestiagoak dira fabrikatzeko. Fabrikek gehiago ordaintzen dute LLZO eta LGPS bezalako materialengatik. Hauek milaka euro balio dezakete kilogramo bakoitzeko. Elektrolito solidoa egitea gutxi gorabehera... %70 kostu osoaren. Fabrikek tresna bereziak behar dituzte bero eta presio handietarako. Birziklatzea zailagoa da zeramikazko piezengatik. Adituek diote kilowatt-orduko kosturik baxuena 113-157 dolar dela. Litio-ioizko bateria arruntek 101 dolar inguru balio dute kilowatt-orduko. Prezio altu hauek zaildu egiten dute egoera solidoko bateriak merke saltzea.

Oztopo teknikoak

Arazo teknikoek litiozko bateria solidoak moteltzen dituzte. Zati solidoen arteko erresistentzia handiak zaildu egiten du potentzia ematea. Horrek bateria azkarrago higatzea ere eragiten du. Dendritak barruan hazi daitezke eta zirkuitulaburrak edo suteak eragin. Zati solidoan dagoen tentsioak eta pitzadurek geruzak banandu ditzakete. Horrek bateriaren iraupena laburtzen du. Bateria batzuek bero eta presio handia behar dute ondo funtzionatzeko. Horrek zaildu egiten ditu benetako produktuetan erabiltzea. Zientzialariek ikusten dute litioa geruzetan pilatu eta aldatzen dela. Horrek dendriten hazkundea abiarazten du eta bateriak huts egitea eragiten du. Arazo hauek erakusten dute zergatik den zaila litiozko bateria solidoak seguruak eta iraunkorrak egitea.

Erabilera egoera solidoko litiozko bateria

Kontsumo-elektronika

Enpresa askok jartzen dute orain litiozko bateria solidoak telefonoetan, ordenagailu eramangarrietan, tabletetan eta eramangarrietan. Bateria hauek gailuei denbora gehiagoz funtzionatzen eta azkarrago kargatzen laguntzen diete. Gailuak seguruagoak ere egiten dituzte, ihes edo sute arrisku gutxiago dagoelako. Bateria hauen merkatua oso azkar hazten ari da. 2023an, 85,1 milioi dolarreko balioa zuen. Adituek uste dute 358,1 milioi dolarretara iritsiko dela 2030erako. Hau da, bateriek energia-dentsitate hobea, diseinu seguruagoak eta tamaina txikiagoak dituztelako. Zeramikazko eta polimerozko konpositeen moduko material berriek bateriei tramankulu txikietan hobeto funtzionatzen laguntzen diete. Enpresek modu berriak erabiltzen dituzte bateriak azkarrago eta merkeago egiteko.

• Litiozko bateria solidoek gailuak seguruagoak egiten dituzte, ihesak geldiaraziz eta sute arriskuak murriztuz.

• Elektrolito berriek eta diseinu adimendunek bateriak tramankulu txikiagoetan sartzen laguntzen dute.

• Merkatua azkar hazten ari da jendeak elektronika seguruagoa eta iraunkorragoa nahi duelako.

Ibilgailu elektrikoak

Litiozko bateria solidoek ibilgailu elektrikoen funtzionamendua aldatzen dute. Bateria hauek autoei urrunago joateko eta azkarrago kargatzeko aukera ematen diete. Adibidez, Nio ET7 berlina bateria erdi-solidoa erabiltzen du eta karga bakarrarekin 650 milia egin ditzake. Samsungek 10 minutu baino gutxiagoan % 80ra kargatzen den eta 600 milia baino gehiago egin ditzakeen bateria bat egin zuen. MercedesBenzek bateria solido batekin egindako auto bat probatu zuen, bateria arruntak dituzten autoek baino % 25 urrunago iristen dena. Bateriak autoa arinagoa eta seguruagoa egiten du. Autogile askori gustatzen zaie... Toyota, Honda eta BMW bateria hauek laster erabili nahi dituzu.

Laborategiko probek erakusten dute egoera solidoko bateria batzuek irauten dutela 6.000 ziklo eta 5-10 minututan kargatzen dira. Hau askoz hobea da ohiko ibilgailu elektrikoen bateriak baino.

Sarearen biltegiratzea

Litiozko bateria solidoek sare elektrikoarentzako energia gordetzen ere laguntzen dute. Bateria hauek gehiago irauten dute eta ondo funtzionatzen du eguraldi beroan edo hotzeanMilaka erabileraren ondoren energia mantentzen dute, beraz, onak dira eguzki- edo haize-energia biltegiratzeko. Bateriak seguru eta egonkor mantentzen dira, asko erabiltzen direnean ere. Enpresek eta gobernuek dirua gastatzen dute bateria hauetan energia biltegiratzea seguruagoa eta fidagarriagoa izan dadin. Energia berriztagarri gehiago erabiltzen den heinean, litiozko bateria solidoek argiak piztuta mantentzen lagunduko dute.

BSLBATT-en aurrerapena litiozko baterien egoera solidoan

51.2V 280Ah

BSLBATTek hobekuntza handia egin du bere 51.2V 280Ah bateriarekin. Bateria honek material solido bereziak erabiltzen ditu segurtasun eta potentzia hobea lortzeko. Ingeniariek energia asko behar duten gauzetarako eraiki dute, hala nola ibilgailu elektrikoak eta babeskopiako energia. Energia biltegiratzeko sistema handietarako ere balio du.

The BSLBATT 51.2V 280Ah bateria Berezia da tentsio altua eta edukiera handia duelako. Horri esker, energia gehiago gorde eta behar denean azkar eman dezake. Bateriak ondo funtzionatzen du leku beroetan zein hotzetan, beraz, fidagarria da leku askotan.

Hona hemen xehetasun tekniko nagusiak:

Bateriak korronte handiak jasan ditzake. Horri esker, makina astunak martxan jarri edo ibilgailuak azkar kargatu ditzake. Eguraldi hotz zein beroan funtzionatzen jarraitzen du. Horrek kanpoan edo fabrikan erabiltzeko egokia egiten du.

BSLBATT-en 51.2V 280Ah bateriak segurtasuna, potentzia eta iraupen luzea eskaintzen ditu. Jendeak eguneroko erabilerarako edo larrialdietarako fidatu daiteke berarekin.

Konpainiak bateriak hobetzen jarraitzen du. Laster potentzia gehiago eta erabiltzeko modu gehiago nahi dituzte.

Etorkizuneko ikuspegia

Industriaren bide-orria

Adituek uste dute bateria aurreratuak asko haziko direla laster. Merkatua hemendik aurrera joan liteke: 104,37 milioi dolar 2023an eta 768,31 milioi dolar 2030erakoJauzi handia da hori, urtero % 33ko hazkunde-tasarekin. 2033rako, merkatuak 120.000 milioi dolar baino gehiagoko balioa izan dezake. Asia-Pazifikoa izango da liderra, diruaren % 35 baino gehiago irabaziz. Hazkunde hori auto elektriko gehiagori, tramankulu txikiei eta teknologia berriei esker dator.

Eremu askok erabiliko dituzte bateria hauek. 2030erako, Auto elektriko berrien % 10-15 izan ditzake. Elektronika txikien % 55 baino gehiago dagoeneko erabiltzen dituzte. Tresna medikoak eta hegazkinak ere interesatuta daude. Toyota, QuantumScape eta Robert Bosch bezalako enpresek dirua gastatzen dute ikerketan eta bateriak egiten.

Kargatze azkarrak, iraupen luzeagoak eta segurtasun hobeak bateria hauek autoetan, gailuetan eta sare elektrikoetan ezagun egiten lagunduko dute.

Ikerketa eta Berrikuntza

Ikerketak eta diruak bateriak hobetzen jarraitzen dute. Enpresa handiek eta gobernuek milaka milioi gastatzen dituzte baterien funtzionamendua hobetzeko eta gutxiago kostatzeko. Hondak gastatzeko asmoa du 39.840 mila milioi dolar hamar urtean eta fabrika berri bat eraikiko du Ipar Amerikan. AEBetako gobernuak 3.000 milioi dolar ematen ditu baterien ikerketa laguntzeko. Frantziako Blue Solutions enpresak 2030erako 25 GWh bateria ekoizteko gai den fabrika erraldoi bat eraikitzen ari da.

Zientzialariek elektrolito berrietan, bateria seguruagoetan eta kargatze azkarragoan lanean ari dira. Adimen artifiziala eta datuak erabiltzen dituzte azkarrago lan egiteko. Enpresa gehiago batu ahala, ideia berriak are azkarrago etorriko dira. Bateria aurreratuen etorkizuna oso itxura ona du.

Egoera solidoko bateriak seguruagoak dira, energia gehiago mantentzen dute eta azkarrago kargatzen dira. Ioiak azkar mugitzen uzten dituzten elektrolito solidoak erabiltzen dituzte. Batzuek 1 x 10^-2 S/cm-ko eroankortasun ionikoa lor dezakete, hemen erakusten den bezala:

Baina bateria hauek garestiak dira eta zailak dira egiten.

• Segurtasun hobeak eta energia gehiagok negozio askori laguntzen diete.

• Kostu handiak eta geruzen arteko erresistentzia arazoak dira oraindik.

Zientzialariek arazo hauek konpontzeko lanean jarraitzen dute. Jende askok uste du bateria hauek nonahi erabiliko direla aurkikuntza berriak egiten direnean.

Maiz egiten diren galderak

Zerk egiten ditu litiozko bateria solidoak litiozko ioizko bateria arruntak baino seguruagoak?

Litiozko bateria solidoak elektrolito solidoa dute. Zati honek ez du isurtzen edo erretzen. Bateria hauek dituzten gailuek segurtasun-egiaztapen gehiago gainditzen dituzte. Jendeak autoetan eta elektronikan konfiantza izan dezake haietan.

Noiz izango dira ohikoak litiozko bateria solidoak auto elektrikoetan?

Aditu gehienek uste dute egoera solidoko bateriak auto elektrikoetan egongo direla 2027 edo 2028rako. Enpresa batzuek dagoeneko probatzen ari dira auto berrietan. Baliteke urte batzuk gehiago behar izatea denek erabili arte.

Litiozko bateria solidoak beste bateria batzuk baino azkarrago karga daitezke?

Bai! Litiozko bateria solidoek % 80ko karga lor dezakete 15 minutu baino gutxiagotan probetan zehar. Kargatze azkar honek auto eta tramankulu elektrikoei denbora gutxiago ematen laguntzen die konektatuta.

Litiozko bateria solidoak hobeak al dira ingurumenerako?

Baterien egoera solidoa gehiago irauten da eta material seguruagoak erabiltzen dira. Birziklatzea hobetzen ari da, baina oraindik ere lana behar da.