Επί του παρόντος, τα περισσότερα ηλεκτρικά οχήματα και τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας χρησιμοποιούν μπαταρίες ιόντων λιθίου. Αν και έχουν υψηλή πυκνότητα ενέργειας και ταχύτητα γρήγορης φόρτισης, έχουν προβλήματα ασφάλειας. Ως εκ τούτου, η βιομηχανία αναπτύσσει ενεργά μπαταρίες στερεάς κατάστασης, ελπίζοντας ότι μπορούν να αντικαταστήσουν τις παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου. Τι είναι μια μπαταρία στερεάς κατάστασης; Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι ένας τύπος τεχνολογίας μπαταρίας. Σε αντίθεση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου και τις μπαταρίες πολυμερούς ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται συνήθως σήμερα, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι μπαταρίες που χρησιμοποιούν στερεά ηλεκτρόδια και στερεά ηλεκτρολύτες. Στα ιόνια στερεάς κατάστασης, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι μπαταρίες που χρησιμοποιούν στερεά ηλεκτρόδια και στερεά ηλεκτρολύτες. Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης έχουν γενικά πυκνότητα χαμηλής ισχύος και πυκνότητα υψηλής ενέργειας. Δεδομένου ότι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης έχουν υψηλό λόγο ισχύος προς βάρος, είναι ιδανικές μπαταρίες για ηλεκτρικά οχήματα. Τι είναι η μπαταρία ιόντων λιθίου; Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι δευτερεύουσες μπαταρίες (επαναφορτιζόμενες μπαταρίες) που βασίζονται κυρίως στην κίνηση των ιόντων λιθίου μεταξύ των θετικών και των αρνητικών ηλεκτροδίων. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης και εκφόρτισης, το Li+ παρεμβάλλεται και αποβάλλεται εμπρός και πίσω μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων: κατά τη διάρκεια της φόρτισης, το Li+ αποβάλλεται από το θετικό ηλεκτρόδιο και παρεμβάλλεται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο μέσω του ηλεκτρολύτη και το αρνητικό ηλεκτρόδιο βρίσκεται σε κατάσταση πλούσιας σε λιθίου. Κατά τη διάρκεια της απόρριψης, το αντίθετο ισχύει. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αναπτύχθηκαν αρχικά από την Sony Corporation της Ιαπωνίας το 1990, ενσωματώνει τα ιόντα λιθίου σε άνθρακα (πετρελαϊκό οπτάνθρακα και γραφίτη) για να σχηματίσουν ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο (παραδοσιακές μπαταρίες λιθίου χρησιμοποιούν λίθιο ή κράμα λιθίου ως αρνητικό ηλεκτρόδιο). Το lixCOO2 χρησιμοποιείται συνήθως ως θετικό υλικό ηλεκτροδίου, lixniO2 και lixMNO4 χρησιμοποιούνται επίσης και ο ηλεκτρολύτης είναι Lipf 6+ ανθρακικό διαιθυλένιο (EC)+διμεθυλικό ανθρακικό (DMC). Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μπαταριών στερεάς κατάστασης και μπαταριών ιόντων λιθίου; Η κύρια διαφορά μεταξύ των μπαταριών στερεάς κατάστασης και των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι ο ηλεκτρολύτης. Ο ηλεκτρολύτης ιόντων λιθίου είναι υγρό και υπάρχει με τη μορφή πηκτής και πολυμερούς, καθιστώντας δύσκολη τη μείωση του βάρους της μπαταρίας. Επιπλέον, η ενέργεια ενός ενιαίου πακέτου μπαταρίας λιθίου δεν είναι υψηλή, επομένως πολλαπλές συσκευασίες μπαταριών πρέπει να συνδέονται σε σειρά, γεγονός που αυξάνει περαιτέρω το βάρος. Το κόστος της μηχανικής, της κατασκευής και της εγκατάστασης πακέτων μπαταριών αντιπροσωπεύει ένα μεγάλο ποσοστό του συνολικού κόστους των ηλεκτρικών οχημάτων. Εκτός από το πρόβλημα βάρους, ο ηλεκτρολύτης είναι επίσης εύφλεκτος, ασταθής σε υψηλές θερμοκρασίες και έχει θερμικά προβλήματα. Εάν εμφανιστεί αυτοκινητιστικό ατύχημα, μπορεί να προκαλέσει σοβαρή πυρκαγιά. Ο ηλεκτρολύτης είναι επίσης εύκολο να παγώσει σε χαμηλές θερμοκρασίες, μειώνοντας την αντοχή της μπαταρίας. Επιπλέον, ο ηλεκτρολύτης θα διαβρώσει τα εσωτερικά εξαρτήματα της μπαταρίας και η διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης θα παράγει επίσης δενδρίτες, γεγονός που θα μειώσει την χωρητικότητα, την απόδοση και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Δεν υπάρχει βαρύ υγρό ηλεκτρολύτη μέσα στην μπαταρία στερεάς κατάστασης, αλλά ένας στερεός ηλεκτρολύτης με τη μορφή γυαλιού, κεραμικών ή άλλων υλικών. Η συνολική δομή της μπαταρίας στερεάς κατάστασης είναι παρόμοια με εκείνη της παραδοσιακής μπαταρίας ιόντων λιθίου και οι μέθοδοι φόρτισης και εκφόρτισης είναι επίσης παρόμοιες, αλλά επειδή δεν υπάρχει υγρό, η μπαταρία είναι πιο συμπαγής μέσα, μικρότερη σε μέγεθος και έχει αυξημένη ενεργειακή πυκνότητα. Εάν η μπαταρία ιόντων λιθίου στο ηλεκτρικό όχημα αντικαθίσταται με μπαταρία στερεάς κατάστασης του ίδιου όγκου, η χωρητικότητα μπορεί θεωρητικά να αυξηθεί κατά περισσότερο από 2 φορές. Επιπλέον, το βάρος της μπαταρίας λιθίου στερεάς κατάστασης είναι ελαφρύτερο και δεν απαιτείται το σύστημα παρακολούθησης, ψύξης και μόνωσης της μπαταρίας ιόντων λιθίου. Το σασί μπορεί να απελευθερώσει περισσότερο χώρο για την μπαταρία, η οποία αυξάνει σημαντικά την αντοχή του ηλεκτρικού οχήματος. Επιπλέον, η μπαταρία στερεάς κατάστασης χρεώνει ταχύτερα από την μπαταρία ιόντων λιθίου, δεν έχει διαβρωτικά προβλήματα και έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Όσον αφορά τη θερμοκρασία λειτουργίας, η μπαταρία στερεάς κατάστασης έχει θερμική σταθερότητα και δεν θα παγώσει σε χαμηλές θερμοκρασίες. Για τους χρήστες που ζουν σε μεσαία και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, αυτό μπορεί να εξασφαλίσει την αντοχή του ηλεκτρικού οχήματος.
