باتری حالت جامد لیتیومی خودرو چیست ؟ کاربرد برای ماشین الکتریکی

باتری حالت جامد یک سیستم ذخیره انرژی قابل شارژ است که از نظر ساختار و عملکرد کلی شبیه به باتری آشنا لیتیوم یون است. این دو از این جهت متفاوت هستند که یک باتری لیتیوم یون حاوی الکترولیت مایع است در حالی که یک باتری حالت جامد – همانطور که از نامش پیداست – دارای یک باتری جامد است. این به باتری‌های حالت جامد اجازه می‌دهد سبک‌تر باشند، چگالی انرژی بیشتری داشته باشند، برد بیشتری ارائه دهند و سریع‌تر شارژ شوند. چالشی که در ساخت باتری‌های حالت جامد وجود دارد، توسعه فناوری است که معمولاً در دستگاه‌های کوچک استفاده می‌شود و استفاده از آن در کاربردهای مقیاس بزرگ مانند وسایل نقلیه الکتریکی (EVs).

چه نوع باتری در ماشین برقی وجود دارد ؟

اولین وسیله نقلیه الکتریکی تولید انبوه، EV1 بود که جنرال موتورز در سال 1996 به بازار عرضه کرد. یک خودروی برقی اختصاصی ساخته شده از پایه، کوپه 2 سرنشینه دارای برد 78 مایل بود، شتاب 50 مایل در ساعت در 6.3 ثانیه داشت و شارژ کامل آن بیش از 5 ساعت طول کشید. یک باتری سرب اسید انرژی آن را تامین می کرد. وقتی نسل دوم EV1 تنها سه سال بعد عرضه شد، منبع انرژی آن به یک بسته باتری نیکل-فلز هیدرید تغییر یافت و برد رانندگی تقریباً دو برابر شد و به 142 مایل رسید. درست زمانی که EV1 در حال کنار گذاشتن تدریجی بود، تسلا موتورز با تسلا رودستر (Tesla Roadster) خود، اولین خودروی تولیدی باتری-الکتریکی که از باتری های لیتیوم یونی استفاده می کرد، وارد حوزه خودروسازی شد.

باتری لیتیوم یون چیست و چگونه کار می کند ؟

انواع باتری‌ های لیتیوم یون به استانداردی برای تأمین انرژی بسیاری از دستگاه‌ها تبدیل شده‌اند، از لوازم الکترونیکی مصرفی مانند تلفن‌های همراه و لپ‌تاپ گرفته تا جابجایی و حمل‌ونقل مانند دوچرخه و اتومبیل. برخلاف باتری‌های اسید سرب و نیکل-فلز هیدرید گذشته، باتری‌های لیتیوم یونی با الکترولیت مایع برای مدیریت جریان انرژی بین کاتد و آند ساخته می‌شوند. از مزایای باتری لیتیوم یونی می توان به عمر باتری بیشتر، عملکرد بهتر در دماهای مختلف، اجزای قابل بازیافت و چگالی انرژی بالاتر اشاره کرد. چگالی انرژی مقدار انرژی است که یک باتری می تواند در واحد وزن ذخیره کند. به عبارت ساده تر، هر چه چگالی بیشتر باشد، توان خروجی بیشتر است.

باتری‌های لیتیوم یونی با وجود مزایای فراوان، معایبی نیز دارند. اگرچه سبک تر از فن آوری های باتری قدیمی تر است، اما داخل مایع آن هنوز یون های لیتیوم را بسیار سنگین می کند. آنها همچنین در بسته های قابل انباشته شدن عملکرد بهتری دارند که وزن بیشتری را نیز اضافه می کند. علاوه بر این، الکترولیت ها قابل اشتعال هستند، می توانند در دماهای شدید ناپایدار باشند و در صورت آسیب یا شارژ نادرست منجر به انفجار یا آتش سوزی شوند. گزارش های خبری که همه چیز را پوشش می دهند، از تلفن های همراه گرفته تا هواپیماهایی که به دلیل مشکلات باتری آتش می گیرند، کم نیست.

محصول مرتبط : باتری لیتیومی یونی 26 آمپری 3.7 ولتی

باتری حالت جامد چیست و چگونه کار می کند ؟

با حذف الکترولیت مایع قابل اشتعال، باتری های حالت جامد به طور پیش فرض پایدارتر و فشرده تر هستند. الکترولیت جامد می تواند از هر تعداد مواد روزمره مانند سرامیک و شیشه تشکیل شده باشد. داشتن قطعات و قطعات کمتر به این معنی است که چیزهای کمتری ممکن است اشتباه پیش برود. علاوه بر بهبود ایمنی، اندازه و پایداری، باتری‌های حالت جامد در خودروهای برقی همچنین زمان شارژ سریع‌تر، برد سفر بیشتر و حتی چگالی انرژی بیشتر را ارائه می‌کنند.

باتری های حالت جامد می توانند در عرض 15 دقیقه به 80 درصد شارژ برسند و پس از چندین دوره شارژ، فشار کمتری را متحمل شوند. یک باتری لیتیوم یونی پس از 1000 چرخه شروع به تحلیل رفتن و از دست دادن ظرفیت انرژی خود می کند. از سوی دیگر، یک باتری حالت جامد پس از 5000 چرخه 90 درصد ظرفیت خود را حفظ می کند.

چه زمانی از این نوع باتری در خودروهای الکتریکی استفاده می شود ؟

با وجود تمام مزایای آن، افزایش تولید تا سطح مورد نیاز برای استفاده در خودروهای برقی یک تلاش پرهزینه است. به یاد داشته باشید، ادعای شهرت باتری های حالت جامد یک ساعت هوشمند و تنظیم کننده ضربان قلب است.

هزینه‌های توسعه و مشکلات ساخت، معایب کلیدی در تولید باتری‌های حالت جامد برای خودروهای الکتریکی انبوه هستند. اما همانطور که باتری های لیتیوم یون مقرون به صرفه تر شدند، ایده این است که نسخه حالت جامد نیز چنین خواهد بود. و خودروسازان سرمایه‌گذاری‌های هنگفتی را روی این فناوری انجام می‌دهند، به‌ویژه با توجه به استراتژی‌های نام تجاری بدون آلایندگی و خطوط تولید فقط خودروهای برقی که پیشنهاد می‌شوند.

بی‌ام‌و و فورد ۱۳۰ میلیون دلار در Solid Power، یک استارت‌آپ باتری‌های حالت جامد مستقر در کلرادو سرمایه‌گذاری می‌کنند.   هیوندای 100 میلیون دلار به SolidEnergy Systems، یک شرکت فرعی از موسسه فناوری ماساچوست، اختصاص داده است. تویوتا که با پاناسونیک همکاری می کند، اعلام کرده است که نمونه اولیه SUV با عملکرد باتری حالت جامد در سال جاری معرفی خواهد شد. جنرال موتورز و فولکس واگن نیز سرمایه گذاری می کنند.

خلاصه

آئودی، بنتلی، دوج، جگوار، جیپ، لندرور، لوتوس، مزدا، MINI، نیسان، ولوو – اساساً هر خودروساز از A تا V از برنامه‌های برقی‌سازی و تاریخ‌های هدف آلایندگی صفر خود رونمایی کرده است. برخی پا را فراتر گذاشته و اعلام کردند که موتورهای بنزینی و دیزلی تا سال 2050 از بین خواهند رفت و از خط تولید خود خارج خواهند شد.

اما خودروهای برقی باید برای خودروسازان سودآور، برای مصرف کنندگان مقرون به صرفه باشند، و با تمام وجود باید جایگزین پوند به پوند برای خودروهای مجهز به موتور احتراق داخلی (ICE) باشند. با این حال، حتی با وجود گزینه‌های EV بیشتر از همیشه، خودروهای بنزینی همچنان سهم بازار را در اختیار دارند. به هر حال، سوخت‌های فسیلی ارزان هستند، انتخاب وسیله نقلیه همچنان فراوان است و سوخت‌گیری چند دقیقه طول می‌کشد.

با این حال، جذابیت باتری های حالت جامد ناگفته نماند و پتانسیل آنها می تواند خودروسازان را وادار کند به وعده های تولید خود عمل کنند. خودروهای الکتریکی در حال حاضر با همتایان ICE خود در بخش طراحی مطابقت دارند یا از آنها پیشی گرفته اند. اضطراب محدوده را کنار بگذارید، برابری قیمتی داشته باشید و عملکرد جذابی را ارائه دهید، و شاید مصرف کنندگان واقعاً در آینده تمام الکتریکی خرید کنند.

باتری حالت جامد | باتری حالت جامد چیست | باتریهای حالت جامد | باتری های حالت جامد | باتری های لیتیومی خودرو | باتری های لیتیومی یونی خودرو | باتری لیتیومی خودرو برقی | باتری لیتیومی برای ماشین | باتری لیتیومی ماشین شارژی