Isi

• Hemat ruang
• Masa hidup lebih lama
• Jenis elektrolit solid-state
• Baterai film tipis
• Baterai lebih besar dan lebih besar
• Sangat konduktif
• Bungkus

Beberapa minggu yang lalu, Kris memperkenalkan kami dengan topik baterai solid-state dan bagaimana mereka bisa menjadi kemajuan besar berikutnya dalam teknologi baterai smartphone. Singkatnya, baterai solid-state lebih aman, dapat dikemas lebih banyak jus, dan dapat digunakan untuk perangkat yang lebih tipis. Sayangnya, harganya sangat mahal untuk dimasukkan ke dalam sel ponsel pintar berukuran sedang saat ini, tetapi itu mungkin berubah di tahun-tahun mendatang.

Jadi, jika Anda bertanya-tanya apa sebenarnya baterai solid-state dan bagaimana perbedaannya dengan sel lithium-ion saat ini, baca terus.

Perbedaan utama antara baterai lithium-ion yang biasa digunakan dan baterai solid-state adalah bahwa yang pertama menggunakan larutan elektrolitik cair untuk mengatur aliran arus, sedangkan baterai solid-state memilih elektrolit padat. Elektrolit baterai adalah campuran bahan kimia konduktif yang memungkinkan aliran arus antara anoda dan katoda.

Baterai solid state masih bekerja dengan cara yang sama seperti baterai saat ini, tetapi perubahan bahan mengubah beberapa atribut baterai, termasuk kapasitas penyimpanan maksimum, waktu pengisian, ukuran, dan keamanan.

Saat ini di dalam baterai melewati antara anoda dan katoda melalui elektrolit konduktif, sedangkan pemisah digunakan untuk mencegah korsleting.

Hemat ruang

Manfaat langsung beralih dari elektrolit cair ke padat adalah bahwa kepadatan energi baterai dapat meningkat. Ini karena alih-alih membutuhkan pemisah besar antara sel-sel cair, baterai dalam kondisi padat hanya memerlukan penghalang yang sangat tipis untuk mencegah korsleting.

Baterai solid-state dapat mengemas energi dua kali lipat dari Li-ion

Pemisah baterai yang direndam cairan konvensional hadir dengan ketebalan 20-30 mikron. Teknologi solid-state dapat menurunkan separator hingga 3-4 mikron, penghematan ruang sekitar 7 kali lipat hanya dengan mengganti bahan.

Namun, pemisah ini bukan satu-satunya komponen di dalam baterai dan bit lainnya tidak dapat menyusut sebanyak itu, sehingga membatasi potensi penghematan ruang dari baterai solid-state.

Meski begitu, baterai solid-state dapat mengemas energi dua kali lipat dari Li-ion, saat mengganti anoda dengan alternatif yang lebih kecil juga.

Masa hidup lebih lama

Elektrolit solid-state biasanya kurang reaktif daripada cairan atau gel saat ini, sehingga mereka dapat diperkirakan akan bertahan lebih lama dan tidak perlu diganti setelah hanya 2 atau 3 tahun. Ini juga berarti bahwa baterai ini tidak akan meledak atau terbakar jika rusak atau menderita cacat produksi, yang berarti produk yang lebih aman bagi konsumen.

Baterai dalam kondisi solid tidak akan meledak atau terbakar jika rusak atau menderita cacat produksi.

Dalam smartphone saat ini, baterai yang dapat diganti sering dicari oleh mereka yang ingin menggunakan ponsel yang sama selama bertahun-tahun, karena dapat ditukar begitu baterai mulai rusak.

Baterai ponsel cerdas sering tidak tahan daya setelah sekitar satu tahun atau lebih dan bahkan dapat menyebabkan perangkat keras menjadi tidak stabil, reset, atau bahkan berhenti bekerja setelah beberapa tahun digunakan. Dengan baterai solid-state, ponsel cerdas dan gadget lainnya dapat bertahan lebih lama tanpa membutuhkan sel pengganti.

Ada banyak senyawa kimia padat yang dapat digunakan dalam baterai, bukan hanya satu.

Bicara baterai cair versus padat adalah penyederhanaan subjek yang berlebihan, karena ada banyak senyawa kimia padat yang dapat digunakan dalam baterai, bukan hanya satu.

Jenis elektrolit solid-state

Ada delapan kategori utama dari baterai solid-state, yang masing-masing menggunakan bahan yang berbeda untuk elektrolit. Ini adalah Li-Halide, Perovskite, Li-Hydride, seperti NASICON, Garnet, Argyrodite, LiPON, dan seperti LISICON.

Karena kami masih berurusan dengan teknologi yang sedang muncul, para peneliti masih berusaha memahami jenis-jenis elektrolit solid-state terbaik untuk digunakan untuk berbagai kategori produk. Belum ada yang keluar sebagai pemimpin yang jelas, tetapi sel berbasis sulfida, LiPON, dan Garnet saat ini dipandang sebagai yang paling menjanjikan.

Anda mungkin telah memperhatikan bahwa banyak dari jenis ini yang masih berbasis lithium (Li) dalam beberapa hal, karena mereka masih menggunakan elektroda lithium. Tetapi banyak yang memilih bahan anoda dan katoda elektroda baru untuk meningkatkan kinerja.

Baterai film tipis

Bahkan dalam jenis baterai solid-state, ada dua subtipe yang jelas - film tipis dan massal. Salah satu jenis film tipis yang paling sukses yang sudah ada di pasaran adalah LiPON, yang sebagian besar produsen hasilkan dengan anoda lithium.

Elektrolit LiPON menawarkan atribut bobot, ketebalan, dan bahkan fleksibilitas yang sangat baik, menjadikannya tipe sel yang menjanjikan untuk perangkat elektronik dan gadget yang dapat dipakai yang membutuhkan sel kecil. Kembali ke subjek sel yang lebih tahan lama, LiPON juga telah menunjukkan stabilitas yang sangat baik dengan hanya pengurangan kapasitas 5% setelah 40.000 siklus pengisian daya.

Baterai LiPON dapat bertahan antara 40 hingga 130 kali lebih lama dari baterai Li-ion sebelum harus diganti.

Sebagai perbandingan, baterai lithium-ion hanya menawarkan antara 300 dan 1000 siklus sebelum menunjukkan penurunan kapasitas yang serupa atau lebih besar. Ini berarti bahwa baterai LiPON dapat bertahan 40 hingga 130 kali lebih lama dari baterai Li-ion sebelum perlu diganti.

Kelemahan LiPON adalah bahwa total kapasitas penyimpanan energi dan konduktivitasnya agak buruk jika dibandingkan. Namun, teknologi baterai solid-state alternatif bisa menjadi kunci untuk membawa daya tahan baterai lebih lama ke jam tangan pintar, yang saat ini menunda sejumlah pelanggan dari mengambil barang yang bisa dipakai.

Baterai lebih besar dan lebih besar

Sejauh ini, baterai solid state belum cocok untuk sel yang lebih besar ditemukan di smartphone dan tablet, apalagi laptop atau mobil listrik. Untuk baterai solid-state curah yang lebih besar dengan kapasitas lebih besar, konduktivitas superior yang mendekati atau cocok dengan elektrolit cair diperlukan, yang mengesampingkan teknologi yang menjanjikan seperti LiPON. Konduksi ion mengukur kemampuan ion untuk bergerak melalui suatu material, dan konduksi yang baik adalah persyaratan sel yang lebih besar untuk memastikan arus yang dibutuhkan.

LISICON dan LiPS telah mengambil alih penelitian baterai LiPO, LiS, dan SiS, para pemimpin sebelumnya di bidang solid state. Namun, jenis ini masih menderita konduktivitas lebih rendah daripada elektrolit organik dan cair pada suhu kamar, membuat mereka tidak praktis untuk produk komersial.

Sangat konduktif

Di sinilah penelitian tentang elektrolit garnet-oksida (LLZO) masuk, karena menawarkan konduktivitas ionik tinggi pada suhu kamar.

Bahan ini mencapai konduksi yang hanya ada sedikit di belakang hasil yang ditawarkan oleh sel-sel lithium-ion cair, dan studi baru ke LGPS menunjukkan bahwa bahan ini bahkan bisa cocok dengan itu.

Ini berarti baterai dalam kondisi padat dengan daya dan kapasitas yang kira-kira sama dengan sel Li-ion saat ini, sambil melihat manfaat seperti ukuran yang diperkecil dan masa pakai yang lebih lama menjadi kenyataan.

Garnet juga stabil di udara dan air, membuatnya cocok untuk baterai Li-Air juga. Sayangnya itu harus dibuat menggunakan proses sintering yang mahal.

Ini saat ini membuatnya menjadi proposisi yang tidak menarik untuk digunakan dalam baterai konsumen jika dibandingkan dengan biaya rendah sel lithium-ion. Di masa depan, biaya cenderung turun karena teknik manufaktur disempurnakan tetapi kami masih jauh dari baterai solid-state yang layak secara komersial.

Bungkus

Jelas masih banyak penelitian yang sedang berlangsung dalam teknologi baterai solid-state. Kami tidak akan melihat sel dewasa memasuki produk konsumen seperti ponsel cerdas selama 4 atau 5 tahun ke depan, menurut prediksi paling awal. Baterai solid-state di perangkat lain (seperti drone) dapat muncul segera setelah tahun depan.

Namun, penelitian terbaru akhirnya menghasilkan hasil yang dapat bersaing dengan baterai li-ion yang ada dalam hal atribut, sementara juga memberikan manfaat elektrolit solid-state. Yang kita butuhkan hanyalah proses pembuatan menjadi matang, dan ada sejumlah produsen baterai besar dan yang akan datang dengan sumber daya untuk mewujudkannya.

Singkatnya, manfaat utama dari semua perbedaan kimia ini dari perspektif konsumen adalah: pengisian daya hingga 6 kali lebih cepat, hingga dua kali kepadatan energi, siklus hidup yang lebih lama hingga 10 tahun dibandingkan dengan 2, dan tidak ada komponen yang mudah terbakar. Itu tentu akan menjadi keuntungan bagi smartphone dan gadget portabel lainnya.