Περιεχόμενο
Μια δαπανηρή αναγκαιότητα
Αλλά οι ηλεκτρολύτες στερεάς κατάστασης είναι ακριβοί. Όπως δήλωσε ο Dr. Lorenzo Grande, τεχνολογικός αναλυτής της IDTechEx, ο οποίος θα παρουσιάσει ένα webinar για την τεχνολογία στερεών μπαταριών στις 25 Οκτωβρίου (λεπτομέρειες εδώ αν θέλετε να ακούσετε), μου είπε ότι το "κόστος ανά τετραγωνικό μέτρο αυξάνεται εκθετικά με μέγεθος της μπαταρίας που θέλετε να κάνετε. "
Το κόστος ανά τετραγωνικό μέτρο αυξάνεται εκθετικά με το μέγεθος της μπαταρίας.
Το κόστος για μια μπαταρία λεπτής μεμβράνης θα μπορούσε να είναι $ 20-30 για ένα μικρό RFID, αλλά το κόστος θα ήταν απαγορευτικό στα επίπεδα μπαταριών smartphone. Σε αυτή την κλίμακα, μια εναλλακτική λύση σε στερεά κατάσταση θα μπορούσε να κοστίσει χιλιάδες δολάρια για μία μόνο μπαταρία.
Αυτό αποτελεί σαφώς εμπόδιο στις βασικές εφαρμογές ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης. Αλλά όπως επεσήμανε ο Δρ Grande, αναφέροντας τα τρέχοντα γεγονότα:
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, όπως τις γνωρίζουμε, περιέχουν εύφλεκτους ηλεκτρολύτες. Αυτοί οι ηλεκτρολύτες είναι συνήθως κατασκευασμένοι από οργανικές ουσίες ή χημικές ουσίες που είναι εξαιρετικά εύφλεκτες.
Όταν εξετάζουμε την αντικατάσταση αυτών των ηλεκτρολυτών με ένα στερεό αντίγραφο, το άμεσο όφελος είναι η μετάβαση από ένα εύφλεκτο υγρό σε κάτι στερεό το οποίο είτε δεν είναι εύφλεκτο είτε είναι πολύ λιγότερο εύφλεκτο και επομένως ασφαλέστερο για τον χρήστη.
Ο λόγος για τον οποίο όλοι χρησιμοποιούν υγρούς ηλεκτρολύτες είναι επειδή οι στερεοί ηλεκτρολύτες δεν έχουν ακόμη αναπτυχθεί πλήρως ή είναι ακόμα πολύ ακριβοί για να κατασκευαστούν σε μεγάλη κλίμακα.
Τούτου λεχθέντος, είναι σαφές ότι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης έχουν ένα μεγάλο μέλλον στις ηλεκτρονικές συσκευές ευρείας κατανάλωσης μπροστά τους, μόνο όσο μπορούμε να μειώσουμε το κόστος κατασκευής. Παρά το γεγονός ότι εξακολουθεί να είναι πολύ παιχνίδι κανενός, ο Δρ. Grande πιστεύει ότι μια εταιρεία όπως η Samsung, η οποία υπέστη τεράστια ζημιά στη φήμη ασφαλείας της πρόσφατα, μπορεί να είναι από τις πρώτες που ανακοίνωσαν μια στερεά μπαταρία σε ένα smartphone, χρήματα για να το πράξουν.
Πού είμαστε
Όπως είπε ο Δρ Grande, η πλειοψηφία των εταιριών που κάνουν τις ειδήσεις στον κόσμο της τεχνολογίας στερεών και εναλλακτικών τεχνολογιών μπαταριών (όπως η Enevate, η οποία έχει μπαταρία ιόντων λιθίου πυριτίου που εξέρχεται κάθε μέρα τώρα), τείνουν να είναι οι μικρές νεοσύστατες εταιρείες χρειάζονται τη δημοσιότητα. Και όμως, ακόμη και το Enevate είναι ανοικτό για το κόστος που συνεπάγεται εναλλακτικές λύσεις σε αυτό που έχουμε τώρα, παραδεχόμενοι ότι η απόδοση κυμαίνεται με την τιμή, έτσι μια μπαταρία υψηλής απόδοσης έχει ακόμα ένα σχετικά υψηλό κόστος.
Αλλά πόσο προηγμένη είναι η έρευνα σε ηλεκτρολύτες στερεάς κατάστασης σε μεγάλες εταιρείες όπως η Samsung και η LG, οι οποίες παράγουν τόσο μπαταρίες όσο και ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, είναι πολύ πιο δύσκολο να μετρηθεί. Αυτό που οι σημερινοί ηγέτες της αγοράς στην τεχνολογία κινητής μπαταρίας πέτυχαν πίσω από κλειστές πόρτες θα μπορούσε να είναι πολύ προηγμένος, αλλά για ανταγωνιστικούς λόγους δεν το δημοσιοποιούν.
Τα επόμενα χρόνια, οι ηλεκτρολύτες με βάση το υγρό στις μπαταρίες ιόντων λιθίου θα είναι ένα πράγμα του παρελθόντος.
Ωστόσο, ένας ερευνητής, όπως ο Δρ. Grande, πιστεύει ακράδαντα ότι τα επόμενα χρόνια, οι ηλεκτρολύτες υγρών με βάση τις μπαταρίες ιόντων λιθίου θα είναι ένα πράγμα του παρελθόντος: "Η αγορά στερεών μπαταριών είναι έτοιμη να αλλάξει το παιχνίδι στον τομέα . Η εταιρεία που καταφέρνει να συλλάβει την αλυσίδα αξίας πίσω από μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα δημιουργήσει ανασχηματισμό των κύριων παραγόντων της αγοράς. "
Φυσικά, οι ασιατικές εταιρείες μπαταρίας έχουν έντονο ενδιαφέρον να διατηρήσουν την κυριαρχία τους, αλλά πρόσφατα υπήρξε μεγάλο ενδιαφέρον και επένδυση στις Η.Π.Α. και στην Ευρώπη. Ανάλογα με το ποιος ορίζει την κυρίαρχη τεχνολογία και ποιος καταφέρνει να το κάνει με τρόπο ανταγωνιστικό από πλευράς κόστους, οι σημερινοί ηγέτες της αγοράς ενδέχεται να χάσουν στο μέλλον σημαντικό μέρος του μεριδίου αγοράς τους στις στερεές μπαταρίες.
Οι σημερινοί ηγέτες της αγοράς ενδέχεται να χάσουν σημαντικό μέρος του μεριδίου αγοράς τους στις στερεές μπαταρίες.
Ο λόγος που τα πράγματα είναι τόσο άσχημα καθορισμένα αυτή τη στιγμή είναι επειδή υπάρχουν περίπου οκτώ διαφορετικές κατηγορίες ηλεκτρολυτών στερεάς κατάστασης που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στην κινητή ηλεκτρονική. Κάθε σύνθεση ηλεκτρολυτών έχει διαφορετικά οφέλη, που σημαίνει ότι κάθε τύπος θα είναι περισσότερο ή λιγότερο εφαρμόσιμη σε μια αγορά ανάλογα με τις ιδιαίτερες προτεραιότητές του.
Οφέλη από τη στερεά κατάσταση
Η αυξημένη ασφάλεια, σε συνδυασμό με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και υψηλότερες χωρητικότητες, καθιστούν μια αρκετά συναρπαστική πίσσα πωλήσεων.
Ποια είναι τα κύρια πλεονεκτήματα για τις στερεές μπαταρίες; Η ασφάλεια είναι υψηλή μεταξύ τους, καθώς οι ηλεκτρολύτες στερεάς κατάστασης δεν είναι μόνο λιγότερο εύφλεκτοι αλλά επίσης πιο σταθεροί και λιγότερο επιρρεπείς στη θερμική διαφυγή που έχει ως αποτέλεσμα εκρήξεις μπαταριών.
Αλλά οι ηλεκτρολύτες στερεάς κατάστασης είναι επίσης λιγότερο αντιδραστικοί από τους υγρούς, επομένως αναμένεται να διαρκέσουν πολύ περισσότερο. Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης επιτρέπουν επίσης την αύξηση της πυκνότητας ενέργειας "έως και δύο φορές τις τρέχουσες τιμές εάν αυτές οι μπαταρίες έχουν επίσης την ανθείτα γραφίτη που έχει αντικατασταθεί με μεταλλική ανόδου λιθίου". Η αυξημένη ασφάλεια, σε συνδυασμό με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και υψηλότερες χωρητικότητες, καθιστούν μια αρκετά συναρπαστική πίσσα πωλήσεων.
Αλλά πώς οι κατασκευαστές θα επιλέξουν να αναπτύξουν μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι καθένας υποθέτω. Οι κατασκευαστές μπορούν να επιλέξουν να διατηρήσουν το φυσικό μέγεθος μιας μπαταρίας του ιδίου μεγέθους όπως είναι σήμερα, με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας ως όφελος. Ή μπορούν να επιλέξουν να μειώσουν το συνολικό μέγεθος της μπαταρίας διατηρώντας παράλληλα την υπάρχουσα διάρκεια ζωής της μπαταρίας "όλη μέρα", την οποία είμαστε συνηθισμένοι.
Αυτό μπορεί να φαίνεται σαν μια προφανής επιλογή - ποιος δεν θα επιλέξει ένα τηλέφωνο που διατίθεται στο εμπόριο με διάρκεια μπαταρίας 2-3 ημερών; - αλλά να θυμάστε ότι οι στερεές μπαταρίες είναι δαπανηρές για την παραγωγή.
Ήταν πιό πιθανό να δει μικρότερες μπαταρίες στερεάς κατάστασης που εισήχθησαν πρώτα με διάρκεια ζωής της μπαταρίας παρόμοια με αυτά που πήγαιναν τώρα.
Αυτό σημαίνει ότι είμαστε πιο πιθανό να δούμε μικρότερες μπαταρίες στερεάς κατάστασης που έχουν εισαχθεί πρώτα με διάρκεια ζωής μπαταρίας παρόμοια με αυτή που παίρνουμε από τους υπάρχοντες ηλεκτρολύτες με βάση το υγρό. Τουλάχιστον έως ότου το κόστος κατασκευής ηλεκτρολυτών στερεάς κατάστασης μπορεί να μειωθεί.
Πότε θα φτάσει;
Όταν λοιπόν μπορούμε να περιμένουμε να αναλάβουμε τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης; Σύμφωνα με τον Δρ. Grande, η αυτοκινητοβιομηχανία είναι το τελικό παιχνίδι. Αυτό σημαίνει ότι η αυτοκινητοβιομηχανία θα πρέπει να περιμένει το μεγαλύτερο λόγω των αυστηρών απαιτήσεων ασφαλείας της. Αλλά αυτό σημαίνει ότι σε άλλα πεδία μπορεί να αναμένεται ότι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα εκτοξευθούν πολύ νωρίτερα.
Αυτή η τεχνολογία συνηθίζει να είναι αρκετά ώριμη για την αγορά κινητών τηλεφώνων για άλλα 4-5 χρόνια.
"Η αγορά των drone είναι κατά πολλούς τρόπο ένα πρώτο βήμα για την επόμενη γενιά μπαταριών στερεάς κατάστασης", λέει ο Dr. Grande, "και αυτό θα συμβεί ήδη από το 2017. Η δεύτερη αγορά θα είναι φορητά και στη συνέχεια μεγαλύτερα καταναλωτικά ηλεκτρονικά όπως smartphones . Αλλά αυτή η τεχνολογία δεν θα είναι αρκετά ώριμη για την αγορά κινητών τηλεφώνων για άλλα 4-5 χρόνια. "
Ακόμη και με αυτό το μάλλον εξοικειωμένο χρονικό πλαίσιο, οι ηλεκτρολύτες στερεάς κατάστασης σε μπαταρίες - ή άλλη νέα τεχνολογία μπαταριών - είναι καθυστερημένος: «Το ιόν λιθίου πλησιάζει τους τεχνικούς του περιορισμούς και ο υγρός ηλεκτρολύτης είναι ένας από τους λόγους για αυτό. Μόλις ενεργοποιηθούν οι ηλεκτρολύτες στερεάς κατάστασης στην αγορά των κινητήρων και των καταναλωτικών ηλεκτρονικών ειδών, κάθε εταιρεία θα δει τα πρόσθετα οφέλη από τη χρήση αυτής της τεχνολογίας για την παραγωγή καλύτερων μπαταριών.
Τελική λέξη
Όπως πάντα, το πρόβλημα είναι το κόστος και η μαζική υιοθέτηση. Το αρχικό επενδυτικό κόστος είναι ακόμα υψηλό και περιμένουμε να καθοριστεί το μοντέλο μαζικής παραγωγής. Όμως, όταν μια εταιρεία όπως η Samsung αποφασίσει να πάρει την πτώση σε ένα καταναλωτικό προϊόν, οι τεράστιες αυξήσεις στον όγκο παραγωγής θα βοηθήσουν να μειώσουν το κόστος κατασκευής.
Αυτό που οι μεγάλοι κατασκευαστές μπαταριών έχουν κάνει μέχρι τώρα είναι ο έλεγχος ζημιών. Ωστόσο, από την άποψη αυτή, δεν υπάρχει ασημένια σφαίρα.
"Αυτό που οι μεγάλοι κατασκευαστές μπαταριών έχουν κάνει μέχρι τώρα είναι να κάνουν έλεγχο βλαβών, δηλαδή να προσθέσουν επιβραδυντικό φλόγας σε ηλεκτρολύτη με βάση το υγρό. Ωστόσο, από την άποψη αυτή, δεν υπάρχει ασημένια σφαίρα. Οι κατασκευαστές μπαταριών έχουν προσθέσει πρόσθετα εδώ και χρόνια, αλλά όπως μπορείτε να δείτε από τις ειδήσεις, εξακολουθούν να υπάρχουν κακά πράγματα. "
Το στερεό κράτος μπορεί να είναι το μέλλον, αλλά όπως προειδοποιεί ο Δρ Grande, "δεν είμαστε ακόμα σίγουροι ποια από αυτές τις τεχνολογίες θα φτάσουν στη μαζική αγορά." Πρέπει επίσης να γίνει δεκτό ότι "αυτό που είναι έξω εκεί δεν είναι με την απόδοση των υγρών ηλεκτρολυτών ". Όμως, καθώς η τεχνολογία φτάνει στην ωριμότητα, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι το στερεό κράτος θα αναλάβει.
Σας αρέσουν οι ήχοι των μπαταριών στερεάς κατάστασης; Πιστεύετε ότι αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει την εικόνα της Samsung;
Αν θέλετε να συμμετάσχετε στο webinar του Dr. Lorenzo Grande για τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης για το IDTechEx, κάντε κλικ εδώ. Υπάρχουν πολλές συνεδρίες στις 25 Οκτωβρίου.
