סוללת מצב מוצק

סוללת מצב מוצק (באנגלית: Solid-state battery) היא טכנולוגיית סוללה, המשתמשת באלקטרודות מוצקות ואלקטרוליט מוצק, במקום אלקטרוליטים ג'ל נוזלי או פולימרי המצוי בסוללות ליתיום-יון או ליתיום פולימר.[1][2]

אף שאלקטרוליטים מוצקים התגלו לראשונה כבר במאה ה-19, כמה חסרונות, כמו צפיפות אנרגיה נמוכה, מנעו יישום נרחב. ההתפתחויות בסוף המאה ה-20 ובתחילת המאה ה-21 גרמו להתעניינות מחודשת בטכנולוגיות סוללה במצב מוצק, במיוחד בהקשר לרכבים חשמליים.

החומרים המוצעים לשימוש כאלקטרוליטים מוצקים בסוללות מצב מוצק כוללים קרמיקה (למשל תחמוצות, סולפידים, פוספטים) ופולימרים מוצקים. סוללות מצב מוצק נמצאו שימושיות בקוצבי לב, RFID ומכשירים לבישים. הן עשויות להיות בטוחות יותר, עם צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, אך במחיר גבוה משמעותית. האתגרים לאימוץ נרחב כוללים אנרגיה וצפיפות כוח, עמידות, עלויות חומר, רגישות ויציבות. [3]

יתרונות

מקובל לחשוב שטכנולוגיית סוללת מצב מוצק מספקת צפיפות אנרגיה גבוהה (2.5x),[4] על ידי הפעלת אנודות מתכת ליתיום.

הן עשויות להימנע משימוש בחומרים מסוכנים או רעילים המצויים בסוללות מסחריות, כגון אלקטרוליטים אורגניים.[5]

מכיוון שרוב האלקטרוליטים הנוזליים הם דליקים ואלקטרוליטים מוצקים אינם דליקים, סביר כי סוללות במצב מוצק הן בעלות סיכון נמוך יותר להתלקחות. יש צורך בפחות מערכות בטיחות, מה שמגדיל עוד יותר את צפיפות האנרגיה.[6][7] מחקרים אחרונים מראים כי ייצור חום בפנים הוא רק ~ 20-30% מהסוללות הקונבנציונליות עם אלקטרוליט נוזלי תחת בריחה תרמית.[8]

הצפי מבחינה מדעית הוא כי טכנולוגיית סוללה במצב מוצק יאפשר טעינה מהירה יותר.[9][10] מתח גבוה יותר וחיי מחזור ארוכים יותר ייתכנו גם כן.[7][11]

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

  1. ^ Reisch, Marc S. (20 בנובמבר 2017). "Solid-state batteries inch their way toward commercialization". Chemical & Engineering News. 95 (46): 19–21. doi:10.1021/cen-09546-bus. {{cite journal}}: (עזרה)
  2. ^ Vandervell, Andy (26 בספטמבר 2017). "What is a solid-state battery? The benefits explained". Wired UK. נבדק ב-7 בינואר 2018. {{cite news}}: (עזרה)
  3. ^ Weppner, Werner (בספטמבר 2003). "Engineering of solid state ionic devices". International Journal of Ionics. 9 (5–6): 444–464. doi:10.1007/BF02376599. Solid state ionic devices such as high performance batteries... {{cite journal}}: (עזרה)
  4. ^ Dudney, Nancy J; West, William C; Nanda, Jagjit, eds. (2015). Handbook of Solid State Batteries. Materials and Energy. Vol. 6 (2nd ed.). World Scientific Publishing Co. Pte. doi:10.1142/9487. hdl:10023/9281. ISBN 978-981-4651-89-9.
  5. ^ Bullis, Kevin (19 באפריל 2011). "Solid-State Batteries - High-energy cells for cheaper electric cars". MIT Technology Review. נבדק ב-7 בינואר 2018. {{cite news}}: (עזרה)
  6. ^ Reisch, Marc S. (20 בנובמבר 2017). "Solid-state batteries inch their way toward commercialization". Chemical & Engineering News. 95 (46): 19–21. doi:10.1021/cen-09546-bus. {{cite journal}}: (עזרה)
  7. ^ 1 2 Bullis, Kevin (19 באפריל 2011). "Solid-State Batteries - High-energy cells for cheaper electric cars". MIT Technology Review. נבדק ב-7 בינואר 2018. {{cite news}}: (עזרה)
  8. ^ Inoue, Takao; Mukai, Kazuhiko (2017-01-18). "Are All-Solid-State Lithium-Ion Batteries Really Safe?–Verification by Differential Scanning Calorimetry with an All-Inclusive Microcell". ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (2): 1507–1515. doi:10.1021/acsami.6b13224. ISSN 1944-8244. PMID 28001045.
  9. ^ Eisenstein, Paul A. (1 בינואר 2018). "From cellphones to cars, these batteries could cut the cord forever". NBC News. נבדק ב-7 בינואר 2018. {{cite news}}: (עזרה)
  10. ^ Limer, Eric (25 ביולי 2017). "Toyota Working on Electric Cars That Charge in Minutes for 2022". Popular Mechanics. נבדק ב-7 בינואר 2018. {{cite news}}: (עזרה)
  11. ^ Jones, Kevin S. "State of Solid-State Batteries" (PDF). נבדק ב-7 בינואר 2018. {{cite web}}: (עזרה)

Information related to סוללת מצב מוצק