Zer dira egoera solidoko-pilak?

Ados, astearte bateko 23:47ak dira, eta dei bat jaso dut Shenzhen-ko hornitzaile batekin, eta "-solido-batteria iraultzaileak" saltzen saiatzen ari naiz, erabat, % 100 EZ dira solido-pilak. Hirugarren aldia da hilabete honetan. Nekatuta nago. Baina baita ere? Hau gertatzen jarraitzen du inork ez duelako benetan zer diren gauza hauek azaltzen.

Beraz, hemen goaz. Hartu kafea. Edo garagardoa. Ez naiz epaitzen.

Benetan azkar hasi baino lehen- Nire aurrekariak jendeak beti galdetzen duelako: 2016az geroztik bateria-teknologiarekin nahasten naiz, porrot egin zuten bi enpresetan lan egin dut (garai dibertigarriak), oraindik bizirik dauden hirurentzako kontsulta egin dut (ozta-ozta) eta gaur egun I+G-n egiten dut... Beno, ziurrenik, ez nuke esan beharko, baina entzun duzu. Bi aldiz erre dut neure burua litiozko suekin. Ez gomendatu. 0/10 esperientzia.

Egia da. Zure telefonoaren bateria? Ordenagailu eramangarria? Kotxe elektrikoa? Denak likido sartu ziren barruan. Ez ura-likidoa bezala, gehiago... likido kimiko lodia. Elektrolito organikoa. Zoragarria dirudi, baina funtsean litio ioiak alde positiboen eta negatiboen artean atzera eta aurrera igeri egiten uzten duen goo sukoia da.

Ondo funtzionatzen du! Ez den arte. Orduan su hartzen du.

Oraindik ere badut nire mahaiko tiraderan Samsung Galaxy Note 7 bat, oroigarri gisa gordetzen dudana. Ez da inoiz berriro piztu gogoraraztearen ondoren. Sute-arriskuko paper pisa txiki bat bezalakoa da.

-egoera solidoko bateria=likido hori solido batekin ordezkatuz.

Hori da. Hori da guztia.

Parte solidoa izan daiteke:

Zeramikazko gauzak (beira dotorea bezalakoak baina egiteko zailagoa)

Polimero-kateak (uste oso plastiko trinkoa baina ez benetan plastikoa)

Sulfuroko konposatuak (hauek, bide batez, usain Ikaragarria dute, arrautza ustelak mila aldiz)

Oh, eta gauza dibertigarria - material hauetako batzuek aireko hezetasunarekin erreakzionatzen duten modu gogorrean ikasi nuen. Bortizki bezala. 2019an graduko ikasle bat izan genuen, gau batean sulfuro elektrolito-lagin bat bankuan utzi zuena. Biharamunean etorri zen, gauza osoa funtsean hondatuta zegoen. Heriotza usaina zuen. Astebetez ezin izan genuen laborategi hori erabili.

solid-state batteries

Laguna-egoera solidoko baterien berri izan dut... 2015 geroztik? 2014? Hor nonbait. Urtero: "3 urte gehiago!"

Bateria komunitatean meme bihurtu da. Fusio boterea bezala. Beti 10 urtetara.

Baina ondo dago zaintzeko benetako arrazoiak:

1. Ez dizute (seguruenik) aurpegian lehertuko

Ez dago likidorik=ez dago irakiten likidorik=ez dago presiorik=ez dago boom.

Esan nahi dut oraindik huts egin dezaketela. Gertatzen ikusi dut. Baina su-bola baten ordez gehiago lortzen duzu... funtzionatzeari uzten dio eta berotu egiten da. Askoz hobeto! Iaz proban zehar-egoera solidoko prototipoaren hutsegite bat ikusi nuen eta, funtsean, pixka bat puztu eta hil egin zen. Litio-ioi likidoarekin eztanda-ezkutuen atzean probatu behar dugu. Giro ezberdina.

2. Energia gehiago espazio berean (ustez)

Erreklamazioak %. 50 basatiak gehiago al dira? %100 gehiago? Nork daki. Paperean matematikak funtzionatzen du. Errealitatean? Ikusiko dugu.

Toyotak esaten jarraitzen du 2027rako edo 2028rako 900 kilometroko bateriak izango dituztela. Sinetsiko dut literalki autoa gidatzen ari naizenean. Ordura arte vaporware da.

3. Arinago kargatzen da (agian)

Zeramikazko elektrolito batzuek korronte gehiago maneiatu dezakete degradatu gabe. Beraz, 10 minutuko karga osoa bezala.

Ikusi al dut lan hau laborategi batean? Bai, behin, nire koadro txikiaren tamainako txanpon-pila batean.

Ikusi al dut auto-tamainako bateriarekin funtzionatzen duela? Ezetz. Inork ez du. Simulazio-datuak eta eskala txikiko-probak dira.

4. Gehiago irauten du (uste dugu)

Likidoa hautsi gabe karga-ziklo gehiago lortu beharko zenuke. Litio-oi arrunta ona da 500-1000 zikloetarako, nola tratatzen duzunaren arabera. Egoera solidoak hobeto egin beharko luke.

Baina hona hemen - oraindik EZAGUTZEN ez dugun gauza, duela 10 urte inork ez dituelako erabiltzen. Ezin da probatu-epe luzeko fidagarritasuna laborategian. Itxaron eta ikusi besterik ez duzu egin behar.

Oh kaka, bai, ziurrenik azaldu beharko nuke orain zer dagoen. Nire txarra.

Litio-ioi arrunta (zer dago guztia)

Zure telefonoa, ordenagailu eramangarria, ziurrenik zure autoa elektrikoa bada

Energia: ~250-300 Wh/kg (hau da watt-ordu kilogramo bakoitzeko, nerd-unitateak)

Merkea orain egitea betidanik egiten ari garelako

Erabat su hartuko du zulatu edo gehiegi kargatzen baduzu

Hondar ontzi bat gordetzen dut nire laborategian badaezpada

LFP bateriak (litio burdina fosfatoa)

Seguruagoa, ez da benetan su hartuko saiatuko ere

Energia-dentsitate gutxiago - 160-180 Wh/kg inguruan bada ere

3000+ kargak bezala irauten du BETI

Beste litio mota batzuk baino merkeagoa

Hau da Tesla-ren oinarrizko ereduan dagoena, uste dut? Ez niri horretaz aipatu

NMC/NCA (The Expensive Ones)

Nikel Manganeso Kobaltoa edo Nikel Kobalto Aluminioa

Errendimendu handikoa, 250-280 Wh/kg

Kobaltoa erabiltzen du... Bai, Kongon haurren lanaren arazoak daude, beste nahaspila bat

Garestiagoa

Errendimendu hobea, nahiz eta gezurrik esango ez

Egoera-solidoa (izaki mitikoa)

400-500 Wh/kg ERREKLAMAZIOAK

Asko garestiago orain

Fabrikazioa, funtsean, magia beltza da une honetan

Seguruagoa ustez baina, gainera, ez dugu datu nahikorik

Begira, eszeptikoa naiz gauza gehienei buruz, baina-egoera solidoak benetako abantailak ditu. Ez dut bestela itxuratuko.

Segurtasuna zilegiagoa da.

Pertsonalki bi motak probatu ditut. Litio-oi arruntarekin aurpegiko babesak janzten ditugu eta su-itzalgailuak ditugu nonahi. Egoera solidoko-prototipoekin? Oraindik kontuz baina gutxiago "honek eztanda egin dezake" energia.

Azken hilabetean probako zelula zirkuitu laburra izan genuen. Solid-egoera bat berotu eta funtzionatzeari utzi dio. Hori litio-oi arrunta izan balitz sutea izango genuke ziur.

Tamaina/pisua benetakoa da entregatzen badute.

400 Wh/kg ekoizpena benetan iraultzailea izango litzateke. Zure EV bateriak erdia pisatu dezake tarte berdinerako. EDO pisu bera, tartea bikoiztu.

Baina hori IF oso handia da. Laborategiko emaitzak ez dira beti produkziora itzultzen. Arraioa, normalean ez dute itzultzen.

Tenperaturaren errendimendua hobea izan beharko litzateke.

Elektrolito solidoek likidoak baino tenperatura tarte zabalagoetan lan egiten dute. Zure autoaren bateria Chicagoko neguan -20 gradu F-tan? Hobeto funtzionatu beharko luke. Arizonako uda 120 gradu F-tan? Hobe ere bai.

Istorio dibertigarria den arren, - zeramikazko elektrolito batzuk BERO mantendu behar dira ondo funtzionatzeko. Beraz, zure bateriarako berogailu bat behar duzu. Potentzia erabiltzen duena. Helburua garaitzen du jejeje.

Dendritarik ez.

Hau beisbolaren barruan dago baina dena delakoa. Litiozko bateriak kargatzen dituzunean, dendrita izeneko metalezko erpin txikiak hazi daitezke elektrodo batetik bestera. Azkenean bereizgailua zulatzen dute eta bateria zirkuitu laburtu egiten dute. Horrela hiltzen dira litio-ioizko bateria gehienak.

Elektrolito solidoek dendritak blokeatu behar dituzte. Material gogorrak, ezin dira zulatu. Teorian.

Praktikan? Eh. Elektrolito solido batzuen bidez dendritak hazten ikusi ditugu. Materialen zientzia gogorra da.

solid-state batteries

Ondo lotu giltza, hemen baita jende batzuk haserretuko ditudala.

Oraingoz apenas lan egiten dute.

Barkatu! Egia da! Prentsa-oharretan irakurtzen dituzun{0}}egoera solidoko bateria "aurrekari" gehienak? 10 ziklotan lan egiten dute. Agian 50 zorte baduzu. Laborategiko baldintza ezin hobeetan. Zehazki 25 gradutan. Ipar-ekialdeko haize leun batekin.

Autoko bateriak 1000+ ziklotan funtzionatu behar du Minnesotako neguan eta Texasko udan eta tarteko leku guztietan. Oraindik ez gaude eskalan hurbil ere.

Iaz hitzaldi batean egon nintzen (Battery Symposium-en Orlandon, 2024ko martxoan) eta 500 ziklo aldarrikatzen zituen startup baten aurkezpena ikusi nuen. Beraien txosnara joan ziren ondoren. Xehetasunak eskatuta. Benetan isildu ziren oso azkar. Bihurtzen da 500 ziklo horiek 0,1 C-ko karga-tasan zeuden kargaren artean 4 orduz. Benetako aplikazioetarako guztiz alferrikakoa.

Fabrikazioa erabateko amesgaiztoa da.

30+ urte eman ditugu litio-ioizko bateriak merkeak eta fidagarriak nola egin asmatzen. Lantegiak, ekipoak, kalitate-kontrola - dena markatuta dago.

Egoera-solidoa? Hutsetik hasita.

Ekipamendu desberdinak. Prozesu desberdinak. Huts-modu desberdinak. Dena zailagoa da.

Joan den hilabetean QuantumScape-ko mutil batekin hitz egin nuen (biak aireportuko taberna batean geunden, 3 garagardo bezala hartu zituen, berriketan jarri zen) eta esan zuen haien arazo handiena ez dela teknologia ere. Guztiak berdinak diren 10.000 bateria nola egin asmatzen ari da. Eskalan koherentzia HAIN GOGAILA da.

Interfazearen arazoa denak hiltzen ari da.

Hau teknikoa da baina garrantzitsua: elektrolito solidoak elektrodo solidoa ukitzen duenean, erresistentzia lortzen duzu. Elkarrekin sakatuta dauden bi gainazal latzetatik elektrizitatea pasatzen saiatzea bezalakoa da. Ez da harreman handirik.

Elektrolito likidoarekin, likidoak hutsune mikroskopiko guztiak betetzen ditu. Harreman ezin hobea edonon. Solido-aktibatuta-solidoarekin? Ez hainbeste.

Jendea denetarik saiatzen ari da: estaldura bereziak, presioa egitea, berotzea, material berriak, sakrifizio-geruzak, tampon-eremuak. Ezer ez da ondo funtzionatzen oraindik. Irtenbide bakoitzak arazo berriak sortzen ditu.

Crack egiten dute eta hori oso txarra da.

Zeramikazko elektrolito solidoak hauskorrak dira. Pilak kargatzen direnean, apur bat puztu egiten dira. Deskarga, txikitu egiten dira. Egin hau 1000 aldiz eta zure zeramika pitzatu egin daiteke.

Pitzadura txiki bat=bateria agortuta. Hezetasuna sartzen da, errendimendua jaitsi, partida amaitu.

-Egoera solidoko zelula ederrak ikusi ditut 50 ziklotan ezin hobeto funtzionatu zutenak, gero pitzatu eta gero funtzionatzeari utzi. Bihotzekoa. Eta garestia.

Polimero elektrolitoak ez dira hain erraz pitzatzen, baina eroankortasun ioniko txikiagoa dute. Konpromisuak-beti.

Kostuak negar egiteko gogoa ematen dit.

Egungo estimazioek-egoera solidoko bateriak litio-ioi arruntaren kostua 10-20 aldiz handiagoan jartzen dute. kWh bakoitzeko.

Bai, kostuak eskalarekin jaitsiko dira. Beti egiten dute. Baina garapen URTEaz eta kapital-inbertsioan BILIOI URTEaz ari gara, kostuen parekotasuna lortu aurretik.

Teslaren 4680 zelulek 100 $/kWh balio dute. Egoera solidoa 1.000 $/kWh izan daiteke une honetan. Gehiago agian. Inork ez ditu zenbaki errealak argitaratzen lotsagarriak direlako.

Ondo, ados, hau nahasia izango da, 50+ konpainiak "bateriek iraultzekotan" daudela esaten dutelako, baina utz iezadazu arreta nork egiten dituen gauzak:

QuantumScape- Ziurrenik, automobilgintzako aplikazioetan aurreratuena. Zeramikazko bereizgailua erabiliz. VW eta Bill Gates-ek babestuta. Haien akzioak 130 $-tik 10 $-ra pasa ziren. Aupa. Baina lanean jarraitzen dute eta probaren emaitza dexente erakutsi dituzte. Denbora-lerroak irrist egiten jarraitzen du, nahiz eta... kezkagarria baina errealista? Ez dakit nola sentitu haiekin zintzotasunez.

Potentzia Solidoa- BMWk eta Fordek babesa eman zuten. Sulfurozko elektrolitoa. Azkenean entzun nuen oraindik fabrikazio arazoak dituztela. Haien denbora-lerroa ere irristatu egin da. Guztion denbora-lerroak labaintzen dira. Baterien industriaren denbora-pasa gogokoena da.

Samsung SDI- Egia esan, egoera solidoko-pilak DITUZTE ekoizten! Baina txikiak. Eramangarrietarako. Gailu medikoak. Entzungarriak (bai horixe da orain itxuraz). Autoaren-tamainako gauzak? Oraindik garapenean. 2027 esaten dute. Nik 2029-2030 diot errealistan.

Toyota- Ai mutil! Toyotak-egoera solidoko bateriak aurrerapausoak eman ditu alor honetan lanean hasi aurretik. Inork baino patente gehiago aurkezten dute. Urtero iragarpen handiak egiten dituzte. Eta hala ere... produkturik ez.

Sinetsi NAHI DITUT. Toyota dira. Fabrikazioa ezagutzen dute. Baina engainatu nazazu behin, lotsatu. Engainatu nazazu 47 aldiz...

2025, gero 2027, orain 2027-2028 da. 2030eko gutxieneko dirua jarriko dut.

Nissan- Isilagoa izatea, benetan errespetatzen dudana. Esan 2024-2025 urterako ekoizpen pilotua izango dutela. Beste batzuk baino denbora-lerro errealistagoa. NASArekin lan egiten ari naizela uste dut? Ez nazazu aipatu.

CATL- Txinako konpainia, munduko bateria fabrikatzailerik handiena. Mugitzen direnean denak ohartzen dira. Egoera-solidoan ari dira lanean, baina iragarpenekin OSO kontserbadoreak dira. Horrek, egia esan, haiekin gehiago fidatzen nau. Fabrikazio eskala ezagutzen dute. Badakite zer den zaila.

StoreDot- Israelgo startup, muturreko karga azkarreko fokua. Demo politak. Eskalatzea da galdera. Beti galdera.

Faktorial Energy, ProLogium, Ionic Materials, Sakuu, Blue Current, Ilika... literalki dozenaka gehiago daude. Gehienek huts egingo dute. Horrela funtzionatzen du. Baterien abiarazteek %5eko arrakasta-tasa dute.

Erantzun laburra:Ez.

Erantzun luzeagoa:Oraindik ez, EV prototipo bat 500.000 $ baino gehiagoren truke edo ekipamendu medikoetarako espezialitateko bateria txikiren bat erosten ez baduzu.

Are erantzun luzeagoa:Samsung-ek egoera solidoko-pila batzuk ditu eskuragarri, baina garestiak eta txikiak dira. Txanpon-zelulen tamaina bezala hitz egiten ari gara. Ez da erabilgarria aplikazio gehienetarako.

Ziurrenik egoera solidoa duten-lehen kontsumo produktuak hauek izango dira:

Premium telefonoak- Samsungek edo Apple-k harrotzeko eskubideak nahi izango dituzte. "-Bateria egoera solidoko lehen telefonoa!" Marketin bikaina. Seguruenik 2026-2027.

Ekoizpen mugatuko ibilgailu elektrikoak- Luxuzko marka batzuek 500 unitate egingo dituzte-egoera solidoko bateriarekin. 200.000 dolarreko kostua. Frogatu teknologiak funtzionatzen duela. 2027-2028.

Goi mailako-e-bizikletak/scooters- Bateria txikiagoak ekonomikoki bideragarriagoa egiten du. 2026?

Merkatu masiboa? Ezagutzen dudan gizona. 2030 lehenbailehen. Agian 2032-2035 seguru izateko. Eta orduan ere "merkatu masiboa" "10.000 dolarreko aukerako bertsio-berritzea" esan nahi du.

Ziurrenik ezkorra naizela. Baina gehiegitan etsita egon naiz.

Oraintxe bertan? PowerPoint aurkezpenak batez ere.

Baina serio:

Auto elektrikoak- Hau da guztioi axola zaiona. 500+ kilometroko iraupena, 10 minutuko kargatzea, arinagoa, seguruagoa. Benetan aldatuko luke EV merkatua. Gertatzen bada.

Telefonoak eta ordenagailu eramangarriak- Imajinatu zure telefonoak 2 egun osoko iraupena duela erabilera askorekin. Edo lodiera erdia izatea. Edo inoiz Samsung Note 7 egoerarik ez izatea berriro. Hori da ametsa.

Inplante medikoak- Hemen erabiltzen ari dira-egoera solidoko bateria batzuk JADA! Taupada-markagailuek % 100ean huts egingo ez duten edo gorputzean isuriko ez duten bateriak behar dituzte. Egoera-solidoa ezin hobea da horretarako. Bateria txikia, ez da merkea izan behar, segurtasuna dena da.

Drones/Abiazio- Hegazkin elektrikoek ahalik eta energia-dentsitate handiena behar dute. Gramo bakoitzak axola du. -Estatu solidoak hegazkin elektrikoa benetan bideragarria izan dezake drone txikietatik haratago.

Sareko biltegiratzea- Agian? Baina zintzotasunez biltegiratzeko, pisuak ez du axola. LFP nahikoa merkea eta segurua da dagoeneko. Kostua gainditzea zaila. Solid-egoera oso merkea izan beharko litzateke hemen lehiatzeko.

Hau galdetzen didate etengabe. Festetan (bateria ingeniariak festetara ondo joaten dira), hitzaldietan, ausazko senideak Facebooken.

Erantzuna: Ez. Ez itxaron.

Orain EV bat nahi baduzu, erosi orain EV bat. Gaur egungo EVak oso onak dira! 3 eredua, Ioniq 5, F-150 Lightning, aukera sendoak guztiak. Teknologia frogatua. Fidagarritasun ezaguna.

Egoera solidoko-EG eskuragarriak daudenerako:

Dagoeneko 5+ urtez gidatuko duzu zure egungo ibilgailu elektrikoa

Teknologia lehen-belaunaldia izango da arazo ezezagunekin

Kargatzeko azpiegitura are hobea izango da

Erabilitako EV prezioak agian erori egin dira nork daki

2027 edo 2028 amaieran erosteko asmoa baduzu? GERO, agian itxaron zer kaleratzen den ikusteko. Baina ez utzi zure bizitza geldirik.

Teknologia beti ari da hobetzen. Beti dator zerbait hobea "laster". Ezin betirako itxaron.

2019ra arte itxaron nuen 4K telebista bat erosteko. Ba al dakizu zer gertatu zen? Merkeagoak eta hobeak ziren. Baina 6 urtez ere ez nuen 4K telebistarik izan. Merezi al zuen? Egia esan... ez. Bat erosi behar nuen.

solid-state batteries

Ados ez gezurrik. Baina engainagarria.

Guztiek energia-dentsitateko zenbakiak botatzen dituzte. "400 Wh/kg!" "500 Wh/kg!" "900 Wh/kg!"

Hona hemen esaten ez dizutena:

Gaur egungo litio-ioi ZELULAK: 250-300 Wh/kg
Gaur egungo litio-ioi PACKS: 150-200 Wh/kg

Ikusi aldea? Paketeak karkasa, hozte, kableatuak eta bateriak kudeatzeko sistemak ditu. Bateriaren pisuaren % 30-40 ez da bateria ere.

Egoera solidoko-CELL erreklamazioak: 400-500 Wh/kg
Egoera solidoko-PACK errealitatea: Nork daki? 250-350 Wh/kg agian?

Beraz, Toyotak "energia dentsitatearen bikoitza!" esaten duenean. kasurik oneneko-zelula-zenbakiak egungo pakete-zenbakiekin alderatzen ari dira. Ez sagarrak sagarrak.

Pakete mailan benetako hobekuntza % 50-75 izango da ziurrenik. Zein da oraindik bikaina! Benetan bikaina! Baina ez marketin iraultzak suposatzen duen.

Gainera, energia dentsitatea ez da dena. Potentzia-dentsitateak garrantzia du (noraino deskargatzen zaren). Zikloaren bizitzak garrantzia du. Tenperaturaren errendimendua. KWh-ko kostua masiboki hartzeko garrantzitsua da.

500 Wh/kg-rekin 2000 $/kWh balio duen bateria 250 Wh/kg-rekin 100 $/kWh balio duen bateria baino okerragoa da. Aplikazio gehienetarako, hala ere.

Pertsona arrunta bazara:Ahaztu-egoera solidoa badagoela. Erosi behar duzun guztia egungo teknologiarekin. Ondo funtzionatzen du.

2025-2026an EV bat erosten ari bazara:Erosi orain egungo litio-ioiarekin. Ez itxaron. Etorkizuneko EV perfektua ez da nahiko laster etorriko.

Inbertitzailea bazara:Arrisku handia da, sari handia. Ezarritako jokalarien (Samsung, Toyota, CATL) apustua egingo nuke startupen aurrean. Baina hori ni besterik ez naiz. Arriskuari-erritsua naiz, bateriaren abiarazte gehiegi huts egin eta erretzen ikusi ditudalako. Literalki kasu batean.

Ingeniaria bazara:Sar zaitez eremu honetan! Frustragarria da, baina benetan zirraragarria. Besterik gabe, prest egon aurrerapen moteletarako eta bide hil askorako.

2027-2028an erosteko asmoa baduzu:Hasi arreta jartzen iragarkiak egiten dituenari eta nork egiten dituenari. Nire dirua Samsung-en dago eta agian Nissan-en dago.

Zer EZ egin:Ez erosi orain eskuragarri dauden "-egoera solidoko bateriak!" zirriborroetako webguneetatik. Gezurretan ari dira. Benetakoa bada, albiste nagusietan eta fabrikatzaile nagusietan egongo da.

Ah, eta gauza bat gehiago: bateriak ORAIN behar badituzu eta litio-ioi arruntaren eta egoera-solidoaren ametsaren artean zerbait nahi baduzu? Begiratulitio polimerozko bateriak. Ez dira-egoera solidoa, baina ioi-estandarra baino askoz seguruagoak dira, ez dute isuririk egin eta gaur eskura ditzakezu. RC gauza ugaritan eta telefono batzuetan erabiltzen da. Ez iraultzailea baina benetan eskuragarri lol.