Apa Itu Baterai Solid-State dan Akankah Mereka Memecahkan Masalah Umur Baterai Kami?

Teknologi seluler meningkat daya secara eksponensial, tetapi teknologi baterai tidak mengikuti. Kami mencapai batas fisik dari apa yang dapat dilakukan desain lithium-ion dan lithium-polimer konvensional. Solusinya mungkin sesuatu yang disebut baterai solid-state.

Apa Itu Baterai Solid-State?

Dalam desain baterai konvensional-paling umum lithium-ion-dua elektroda logam padat digunakan dengan garam lithium cair yang bertindak sebagai elektrolit. Partikel ionik bergerak dari satu elektroda (katoda) ke yang lain (anoda) ketika baterai diisi, dan secara terbalik ketika dilepaskan. Elektrolit garam lithium cair adalah media yang memungkinkan gerakan itu. Jika Anda pernah melihat korosi baterai atau tertusuk, "asam baterai" yang keluar (atau kadang-kadang meledak) keluar adalah cairan elektrolit.

Dalam baterai solid-state, baik elektroda positif dan negatif dan elektrolit di antara mereka adalah potongan padat logam, paduan, atau beberapa bahan sintetis lainnya. Istilah "solid-state" mungkin mengingatkan Anda pada drive data SSD, dan itu bukan kebetulan. Drive penyimpanan solid-state menggunakan memori flash, yang tidak bergerak, tidak seperti hard drive standar, yang menyimpan data pada disk magnetik berputar yang ditenagai oleh motor kecil.

Meskipun ide baterai solid-state telah ada selama beberapa dekade, kemajuan dalam pengembangan mereka baru saja dimulai, saat ini didorong oleh investasi dari perusahaan elektronik, pembuat mobil, dan penyedia industri umum.

Apa yang Lebih Baik Tentang Baterai Solid-State?

Baterai solid-state menjanjikan beberapa keuntungan berbeda dari sepupu yang diisi cairan: masa pakai baterai lebih baik, waktu pengisian lebih cepat, dan pengalaman yang lebih aman.

Baterai solid-state memadatkan anoda, katoda, dan elektrolit menjadi tiga lapisan datar alih-alih menangguhkan elektroda dalam elektrolit cair. Itu berarti Anda dapat membuatnya lebih kecil - atau setidaknya, lebih rata - sambil menahan energi sebanyak baterai berbasis cairan yang lebih besar. Jadi, jika Anda mengganti baterai lithium-ion atau lithium-polimer di ponsel atau laptop Anda dengan baterai solid-state dengan ukuran yang sama, maka akan dikenakan biaya yang jauh lebih lama. Atau, Anda dapat membuat perangkat yang memiliki muatan yang sama jauh lebih kecil atau lebih tipis.

Baterai solid-state juga lebih aman, karena tidak ada cairan beracun yang mudah terbakar untuk tumpah, dan mereka tidak menghasilkan panas sebanyak baterai konvensional yang dapat diisi ulang. Ketika diterapkan pada baterai yang memberi daya pada elektronik saat ini atau bahkan mobil listrik, mereka mungkin terisi lebih cepat, ion juga bisa bergerak lebih cepat dari katoda ke anoda..

Menurut penelitian terbaru, baterai solid-state dapat mengungguli baterai isi ulang konvensional hingga 500% atau lebih dalam hal kapasitas, dan mengisi ulang dalam sepersepuluh waktu..

Apa Kerugiannya??

Karena baterai solid-state adalah teknologi yang muncul, mereka sangat mahal untuk diproduksi. Begitu mahal, pada kenyataannya, mereka tidak dipasang di elektronik kelas konsumen utama pada saat penulisan. Pada 2012, analis yang menulis untuk University of Florida Software Analysis dan Advanced Material Processing departemen memperkirakan bahwa baterai solid-state berukuran ponsel biasanya berharga sekitar $ 15.000 untuk pembuatan. Satu cukup besar untuk menyalakan mobil listrik akan menelan biaya $ 100.000.

Membuat baterai solid-state yang cukup besar untuk memberi daya ponsel Anda berharga ribuan dolar hari ini.

Sebagian dari ini adalah karena skala ekonomis tidak ada - ratusan juta baterai yang dapat diisi ulang dibuat setiap tahun sekarang, sehingga biaya pembuatan bahan dan peralatan tersebar di seluruh jalur pasokan besar. Hanya ada beberapa perusahaan dan universitas yang meneliti baterai solid-state, sehingga biaya untuk memproduksi masing-masing adalah astronomi.

Masalah lainnya adalah materi. Sementara sifat-sifat berbagai logam, paduan, dan garam logam yang digunakan untuk baterai isi ulang konvensional terkenal, kami saat ini tidak tahu komposisi kimia dan atomik terbaik untuk elektrolit padat antara anoda logam dan katoda. Penelitian saat ini mempersempit ini, tetapi kita perlu mengumpulkan data yang lebih andal sebelum kita dapat mengumpulkan atau mensintesis bahan dan berinvestasi dalam proses pembuatan.

Kapan Saya Akan Menggunakan Baterai Solid-State?

Seperti halnya semua teknologi yang muncul, mencoba mencari tahu kapan Anda akan mendapatkannya adalah tebakan terbaik.

Sangat menggembirakan bahwa banyak perusahaan besar berinvestasi dalam penelitian yang diperlukan untuk membawa baterai solid-state ke pasar konsumen, tetapi malu akan terobosan besar dalam waktu dekat, sulit untuk mengatakan apakah akan ada lompatan ke depan. Setidaknya satu perusahaan mobil mengatakan akan siap memasukkannya ke dalam kendaraan pada tahun 2023, tetapi tidak menebak berapa harga mobil itu. Lima tahun tampaknya terlalu optimis; sepuluh tahun tampaknya lebih mungkin. Mungkin dua puluh tahun atau lebih sebelum bahan-bahan diselesaikan dan proses pembuatan dikembangkan.

Tapi seperti yang kami katakan di awal artikel, teknologi baterai konvensional mulai menabrak dinding. Dan tidak ada yang seperti penjualan potensial untuk memacu penelitian dan pengembangan. Paling tidak sedikit (sangat, sangat sedikit) kemungkinan bahwa Anda mungkin dapat menggunakan gadget atau mengendarai mobil yang ditenagai oleh baterai solid-state segera..

Penghargaan gambar: Sucharas Wongpeth / Shutterstock, Daniel Krason / Shutterstock