Elektrifikasi yang Semakin makin tambah meluas Mensyaratkan Kami Pikirkan Kembali Tehnologi Battery
Dr. Moshiel Biton merupakan CEO serta satu diantaranya pendiri Addionics, perusahaan tehnologi battery yang sediakan Elektroda 3D Pandai yang dimaksimalkan AI untuk penyimpanan energi angkatan selanjutnya. Perubahan ekonomi global ke elektrifikasi yang semakin makin tambah meluas udah menambah keinginan battery yang lebih bertahan lama serta pengisian bisa semakin cepat di semuanya industri termaksud transportasi, electronic pembeli, piranti klinik, serta penyimpanan energi perumahan. Sementara kegunaan dari peralihan ini dimengerti secara bagus, faktanya pembaruan battery tidak searah dengan tekad warga.
Dengan laporan yang mengira-ngira kesempatan 40% kalau temperatur dunia akan naik waktu 5 tahun di depan melewati batasan 1,5 derajat Celcius yang dikukuhkan dalam kesepakatan cuaca Paris, terang kalau tak ada saat yang kebuang buat membikin angkatan seterusnya. battery, yang bisa secara mudah menghabiskan waktu sepuluh tahun kembali untuk semuanya dikomersialkan.
Buat penuhi penekanan yang bertambah buat elektrifikasi, pendekatan yang sungguh-sungguh baru buat membuat battery ialah cuma satu metode untuk menskalakan battery isi ulangi dengan lumayan cepat buat membatasi emisi gas rumah kaca secara global serta menghindar skenario terjelek buat kritis cuaca.
Halangan pengembangan battery
Sepanjang sejumlah dasawarsa paling akhir, ahli battery, pembikin mobil, penyedia Tier 1, investor, dan faksi yang lain mau melistriki sudah menggunakan miliaran dolar secara global untuk membikin battery angkatan selanjutnya dengan fokus terpenting pada kimia battery. Akan tetapi industri masih bergelut dengan 2 rintangan tehnis fundamental pokok yang membatasi proliferasi battery:
1. Tradeoff energi/daya: Seluruh battery yang dibuat sekarang ini hadapi tradeoff energi-ke-daya. Battery bisa simpan makin banyak energi atau bisa isikan/kosongkan bisa semakin cepat. Dalam soal kendaraan listrik, ini mempunyai arti tak ada satu battery juga yang bisa menyiapkan pengisian daya jarak jauh serta cepat.
2. Perbedaan anoda-katoda: Tehnologi battery sangat menggiurkan sekarang ini mengoptimalkan kepadatan energi anoda, elektroda negatif dari pasangan elektroda yang membuat tiap sel battery lithium-ion. Tapi, anoda udah mempunyai kerapatan energi yang bertambah besar ketimbang rekanan positifnya, katoda. Kepadatan energi katoda pada akhirannya harus sama dengan anoda buat memperoleh kemampuan penyimpanan energi terbanyak dari ukuran battery spesifik. Tanpa inovasi dalam menambah kepadatan energi katoda, sebagian dari tehnologi battery sangat menarik sekarang tidak segera dapat memberi kekuatan penuhnya. Sama seperti yang ada sekarang ini, battery lithium-ion yang umum dipakai tidak bisa penuhi keperluan beragam terapan masa datang yang serba listrik. Banyak beberapa perusahaan udah berusaha untuk menangani tuntutan ini lewat kimia battery anyar untuk memaksimalkan rasio kepadatan daya pada energi yang tinggi buat bermacam tingkat sukses, akan tetapi amat sedikit yang dekati perolehan metrik kemampuan yang dibutuhkan buat rasio massal serta komersilisasi.
> Selanjutnya, technologi juara dalam perlombaan tuju elektrifikasi keseluruhan bisa jadi yang punya pengaruh paling penting pada performa, turunkan cost, dan kompatibilitas dengan infrastruktur manufacturing yang ada.
Apa battery solid-state yakni cawan suci?
Ilmuwan battery sudah mengusahakan battery solid-state selaku cawan suci tehnologi battery sebab kekuatannya untuk menggapai kepadatan energi yang tinggi serta penambahan keamanan. Tetapi, sampai sekarang ini, technologi itu sudah tidak berhasil dalam prakteknya.
Battery solid-state miliki kerapatan energi yang semakin tinggi serta miliki potensi makin aman karena tak gunakan elektrolit cair yang simpel terbakar. Tapi, tehnologi ini masih baru lahir dan punya jalan panjang untuk gapai komersilisasi. Proses manufacturing battery solid-state mesti dipertingkat buat turunkan cost, terlebih buat industri otomotif yang memiliki tujuan untuk sampai pengurangan ongkos agresif serendah $50/kWh di beberapa tahun kedepan.
Kendala signifikan yang lain untuk mengimplementasikan tehnologi solid-state yaitu kekurangan kepadatan energi keseluruhan yang bisa diletakkan dalam katoda per unit volume. Pemecahan yang pasti buat masalah ini ialah mempunyai battery dengan katoda yang lebih tebal. Tetapi, katoda yang lebih tebal bakal kurangi kestabilan teknisi dan termal battery. Ketidak-stabilan itu menimbulkan delaminasi (style ketidakberhasilan di mana material rengat jadi lapisan), retakan dan pembelahan — semua sebabkan kegagalannya battery prematur. Diluar itu, katoda yang lebih tebal batasi difusi serta kurangi daya. Hasilnya yaitu ada batasan ringkas untuk ketebalan katoda, yang membataskan kebolehan anoda.
ambil bahan dengan silikon
Dalam umumnya kejadian, perusahaan yang meningkatkan battery berbasiskan silikon mengombinasikan sampai 30% silikon dengan grafit untuk menaikkan kepadatan energi. Battery yang dibentuk oleh Sila Nanotechnologies yaitu contoh contoh pemanfaatan gabungan silikon untuk menambah kepadatan energi. teknotbr Pendekatan lain dengan memanfaatkan 100% anoda silikon murni, yang terbatasi oleh elektroda yang paling tipis dan ongkos produksi yang tinggi, buat mendatangkan kepadatan energi yang semakin tinggi, seperti pendekatan Amprius.
Sementara silikon berikan kepadatan energi yang jauh makin besar, ada kekurangan berarti yang membataskan aplikasinya hingga saat ini: Bahan merasakan pengembangan serta penyusutan volume saat isi dan kosongkan, membataskan zaman gunakan battery serta kapasitas. Ini ke arah pada permasalahan degenerasi yang harus diakhiri oleh produsen sebelumnya dipungut secara komersil. Lepas dari rintangan itu, sejumlah battery berbasiskan silikon udah dipakai secara komersil, termaksud disektor otomotif, di mana Tesla pimpin dalam adopsi silikon buat EV.
Kewajiban untuk elektrifikasi perlu konsentrasi anyar pada kreasi battery
Perubahan arsitektur battery dan rancangan sel perlihatkan janji yang penting untuk buka pembaruan dengan kimia battery yang ada dan yang baru tampil.
Kemungkinan yang sangat mencolok dari sudut pandang arus penting merupakan sel battery "biskuit timah" Tesla yang dikeluarkan perusahaan pada Hari Battery 2020. Ini masih gunakan kimia lithium-ion, akan tetapi perusahaan hapus tab di sel yang berperan selaku titik hubungan positif serta negatif di antara anoda dan katoda dan casing battery, serta menjadi tukarnya gunakan design sirap di sel. Transisi bentuk ini menolong kurangi cost produksi sekalian tingkatkan jarak menempuh dan menyingkirkan banyak rintangan termal yang bisa ditemui sel waktu pengisian cepat dengan listrik DC.
Perubahan dari susunan elektroda 2D tradisionil ke susunan 3D ialah pendekatan yang lain mendapati daya magnet di industri. Susunan 3D mendatangkan energi tinggi serta performa daya tinggi baik di anoda ataupun katoda buat tiap-tiap bahan kimia battery.
Meskipun masih juga dalam babak R&D dan pengetesan, elektroda 3D sudah sampai kemampuan yang bisa dicapai kedua kalinya makin tinggi, waktu pengisian 50% semakin sedikit, serta periode gunakan 150% semakin lama untuk produk bekerja tinggi di harga berkompetisi di pasar. Oleh sebab itu, buat menaikkan kekuatan battery buat buka kemampuan penuh penyimpanan energi untuk bermacam terapan, begitu penting buat meningkatkan jalan keluar yang tekankan pada transisi susunan fisik battery.
Memenangi perlombaan battery
Tidak sekedar kenaikan kemampuan yang dapat jadi pemenang perlombaan battery, namun juga menyelesaikan produksi dan pengurangan ongkos. Untuk tangkap market share battery yang menggelembung yang diantisipasi gapai $279,7 miliar di tahun 2027, sekian banyak negara di pelosok dunia harus mendapati teknik untuk menggapai produksi battery memiliki biaya rendah dalam jumlah besar. Mengedepankan jalan keluar "drop-in" serta model produksi inovatif yang bisa dipadukan dengan lajur perakitan serta material yang ada bisa menjadi kuncinya.
Ide Tugas Amerika administrasi Biden menyorot utamanya produksi battery dalam negeri untuk arah negara tersebut jadi pimpinan dalam elektrifikasi sembari penuhi sasaran pengurangan karbon yang ambisi. Tanggung jawab semacam ini bakal mainkan andil kunci dalam menentukan siapa yang bisa membela kelebihan bersaing gawat di ruangan battery dan ambil sisi paling besar dari pasar EV global sejumlah $ 162 miliar.
Kelanjutannnya, technologi juara dalam perlombaan tuju elektrifikasi keseluruhan bisa jadi yang punya efek sangat berarti di kemampuan, turunkan ongkos, dan kompatibilitas dengan infrastruktur manufacturing yang ada. Dengan ambil pendekatan holistik serta lebih focus pada pengembangan kreasi sel sembari memperbaiki kimia terutama, kami bisa sampai cara setelah itu dalam kapasitas battery serta komersilisasi cepat yang paling diperlukan dunia.