Batteritekniken^(Battery) har kommit långt genom åren. Prylar som drönare^(drones) och smartphones skulle vara opraktiska utan avancerad modern batteriteknik. 

Men batterier kan alltid vara bättre! 

Solid state-batterier verkar vara nästa stora framsteg och produkter som använder dem är runt hörnet. Det betyder att nu är det perfekta tillfället att bekanta dig med vad de är och varför de är viktiga.

Vad betyder "solid state"?

Oavsett om det är ett bilbatteri med blysyra, alkaliska engångsartiklar eller litiumpolymerbatterier^{(lithium polymer batteries)} i en telefon, använder de alla en flytande elektrolyt. Elektrolyten är ett ledande ämne som förbinder de två interna polerna på batteriet. Elektroner strömmar genom elektrolyten, vilket gör att batteriet antingen bygger upp en elektrisk laddning eller laddar ur den.

Ett solid state-batteri använder en fast elektrolyt, istället för den traditionella flytande elektrolyten. Det är den enda grundläggande skillnaden mellan de två batteriteknologierna. Det låter enkelt nog, men ingenjörer och forskare har kämpat i årtionden för att komma fram till ett fast material som kan fungera som en elektrolyt.

Vad är svårt^(Hard) med Solid State^{(Solid State)} - batterier?

Olika material, såsom keramik och litiummetaller, erbjuder potential som fasta elektrolyter. Problemet är att det keramiska tillvägagångssättet har resulterat i dålig batteriprestanda. Litiummetaller är lovande, men har ett fatalt fel. När batteriet laddas och laddas ur växer "dendriter" av metall genom elektrolyten. Batteriet kan kortsluta och förvandlas till en fara.

Att hitta praktiska och ekonomiskt hållbara lösningar på dessa frågor har varit uppdraget för flera företag och forskarlag under de senaste åren. Nu är det arbetet på väg att löna sig. 

Varför gå igenom alla dessa problem? Låt oss titta på fördelarna som solid state-batterier lovar jämfört med traditionella.

Säkerhet

Batterier lagrar stora mängder energi och det finns alltid en risk att denna energi kan frigöras på ett okontrollerat sätt. När det händer kan det innebära brand, explosioner och andra oönskade utfall. Solid state-batterier, förutsatt att dendritproblemet är löst, lovar att bli säkrare och stabilare. Dels är de inte brandfarliga, så batteribränder borde vara ett minne blott.

Detta är inte bara viktigt för elfordon som bilar och drönare, utan även för personlig elektronik som smartphones och bärbara datorer. Många människor skadas varje år av batteribränder i sina elektroniska prylar. Hela hus har bränts ner till grunden som ett resultat!

Uppladdningshastighet

Moderna litiumbatterier kan laddas med imponerande hastigheter^{(charge at impressive speeds)} , men de tar fortfarande lång tid att fylla. Det finns en gräns för hur mycket energi du kan hälla i ett traditionellt litiumjonbatteri innan allt går åt sidan. Solid state-batterier lovar att ladda så mycket som sex gånger snabbare än de batterier vi använder för närvarande. Det innebär att ladda upp din telefon från tom till full på fem minuter eller charging an electric car to 80% in 15 .

Energikapacitet och storlek

Litiumjonbatterier^(Lithium) har för närvarande den högsta energitätheten av alla batterityper som säljs till allmänheten. Ändå är den fortfarande många gånger mindre tät än bensin. Även om solid state-batterier inte ger batterier i nivå med gas, lovar de att mer än fördubbla energitätheten per volym. 

Med andra ord, om du bytte batteri i din telefon med en solid state-modell skulle den teoretiskt kunna köra dubbelt så lång tid utan att öka i storlek. Detta är ännu ett stort försäljningsargument för elfordon, som inte är så populära som de skulle kunna vara, tack vare räckviddsångest.

Livslängd och hållbarhet

De flesta nuvarande litiumjonbatterier börjar brytas ned efter cirka 500 fulla laddnings-urladdningscykler. Efter den tidpunkten börjar batteriet tappa sin kapacitet^{(battery begins to lose its capacity)} tills det knappt kan hålla en laddning alls. I smartphones, som nu tenderar att ha förseglade batterier, sätter detta en hård gräns för enhetens livslängd. Solid state-batterier lovar att kraftigt öka den gränsen. Så mycket som fem gånger. 

Så där ett typiskt telefonbatteri som används dagligen kan börja försämras efter två till tre år, skulle ett solid state-batteri förbli på sin nominella kapacitet i upp till femton år^{(fifteen years)} . I elbilar, där byte av batterier är extremt kostsamt, kan det ha en dramatisk effekt på ägandekostnaden för denna klass av fordon. 

Solid State-batterisvagheter

Om allt detta låter för bra för att vara sant finns det några varningar för tekniken. En del av dessa måste fortfarande lösas innan en utbredd användning av solid state-batteriteknik uppnås.

• Kostnaden^{(Cost )} är kanske den största fienden. Forskningsteam^(Research) och nystartade företag arbetar hårt för att göra produktionsprocessen för dessa batterier billigare och skalbar. Vissa företag påstår sig vara nära, men vi vet inte hur framgångsrika de har varit förrän vi ser de faktiska priserna på produkter med dessa batterier.

• Dessa batterier kämpar även vid låga temperaturer^{(struggle at low temperatures)} . Därför är lösningar som innebär att isolera dem eller hålla dem vid en bra driftstemperatur en del av utmaningen.

När kan man köpa solid state -batterier?

Det finns ett fåtal företag som Solid Power och QuantumScape , som påstår sig vara i spetsen för kommersiella solid state-batteriapplikationer. 

Toyota planerar att ha solid state batteridrivna elfordon till försäljning redan 2021 . Både Solid Power och QuantumScape siktar på en utrullning av batterier för fordon under 2022 respektive 2024. Det betyder att vi under de närmaste åren kan vara precis i början av en batterirevolution. 

Det är innan vi ens kommit in på de möjligheter som kommer från att använda grafen. Detta undermaterial lovar ännu bättre batterier, oavsett om de har flytande eller fasta elektrolyter i dem. Att få grafen att spela boll har gäckat forskare och ingenjörer längre än förväntat, men du kan redan nu köpa en hybridgrafen powerbank^{(hybrid graphene powerbank)} . Sannerligen^(Truly) , framtiden är här.

What Are Solid State Batteries and Why Are They Important?

Battery technology has come a long way over the years. Gadgets like drones and smartphones would be impractical without advanced modern battery technology. 

However, batteries could always be better! 

Solid state batteries seem to be the next big advancement and products that use them are around the corner. This means now is the perfect time to familiarize yourself with what they are and why they’re important.

What Does “Solid State” Mean?

Whether it’s a lead acid car battery, alkaline disposables, or lithium polymer batteries in a phone, they all use a liquid electrolyte. The electrolyte is a conductive substance that connects the two internal terminals of the battery. Electrons flow through the electrolyte, allowing the battery to either build up an electrical charge or to discharge it.

A solid state battery uses a solid electrolyte, instead of the traditional liquid electrolyte. That’s the only fundamental difference between the two battery technologies. It sounds simple enough, but engineers and scientists have been struggling for decades to come up with a solid material that can act as an electrolyte.

What’s Hard About Solid State Batteries?

Various materials, such as ceramics and lithium metals, offer potential as solid state electrolytes. The problem is that the ceramic approach has resulted in poor battery performance. Lithium metals are promising, but have a fatal flaw. As the battery is charged and discharged, metal “dendrites” grow through the electrolyte. The battery can short-circuit and turn into a hazard.

Finding practical and economically viable solutions to these issues has been the mission of several companies and research teams over the past few years. Now that work is about to pay off. 

Why go through all this trouble? Let’s look at the benefits that solid state batteries promise over traditional ones.

Safety

Batteries store large amounts of energy and there’s always a danger that this energy can be released in an uncontrolled way. When that happens, it can mean fire, explosions and other unwanted outcomes. Solid state batteries, assuming the dendrite issue is resolved, promise to be safer and more stable. For one thing, they aren’t flammable, so battery fires should be a thing of the past.

This is not only important for electric vehicles such as cars and drones, but also for personal electronics such as smartphones and laptops. Many people are injured every year by battery fires in their electronic gadgets. Entire houses have been burned to the ground as a result!

Recharge Speed

Modern lithium batteries can charge at impressive speeds, but they still take a long time to fill up. There’s a limit to how much energy you can pour into a traditional lithium ion battery before it all goes sideways. Solid state batteries promise to charge as much as six times faster than the batteries we currently use. That means charging up your phone from empty to full in five minutes or charging an electric car to 80% in 15.

Energy Capacity and Size

Lithium ion batteries currently have the highest energy density of any battery type sold to the public. Yet it’s still many times less dense than gasoline. While solid state batteries don’t bring batteries up to par with gas, it does promise to more than double the energy density per volume. 

In other words, if you changed the battery in your phone using a solid state model, it could theoretically run twice as long without increasing in size. This is yet another big selling point for electric vehicles, which aren’t as popular as they could be, thanks to range anxiety.

Lifespan and Durability

Most current lithium ion batteries start to degrade after about 500 full charge-discharge cycles. After that point the battery begins to lose its capacity until it can barely hold a charge at all. In smartphones, which now tend to have sealed batteries, this puts a hard limit on device lifespan. Solid state batteries promise to greatly increase that limit. As much as five times. 

So, where a typical daily-use phone battery might start to degrade after two to three years, a solid state battery would remain at its rated capacity for up to fifteen years. In electric cars, where the replacement of batteries is extremely costly, that could have a dramatic effect on the cost of ownership for this class of vehicles. 

Solid State Battery Weaknesses

If this all sounds too good to be true, there are a few caveats to the technology. Some of these still need to be solved before widespread adoption of solid state battery technology is achieved.

• Cost is perhaps the greatest foe. Research teams and startup companies are working hard on making the production process for these batteries cheaper and scalable. Some companies claim to be close, but we won’t know how successful they’ve been until we see the actual prices on products with these batteries.

• These batteries also struggle at low temperatures. Therefore, solutions that involve insulating them or keeping them at a good operational temperature are part of the challenge.

When Can You Buy Solid State Batteries?

There are a few companies like Solid Power and QuantumScape, which claim to be at the cusp of commercial solid state battery applications. 

Toyota plans to have solid state battery electric vehicles for sale as early as 2021. Both Solid Power and QuantumScape are aiming for a rollout of batteries for vehicles in 2022 and 2024 respectively.  This means that in the next couple of years we could be right at the start of a battery revolution. 

That’s before we even get into the possibilities that come from using graphene. This wonder material promises even better batteries, whether they have liquid or solid electrolytes in them. Getting graphene to play ball has eluded scientists and engineers for longer than expected, but you can already buy a hybrid graphene powerbank right now. Truly, the future is here.

Related posts

• SSD (Solid State Drive) Köpguide för 2019

• Varför är My Amazon på spanska? Språk och andra viktiga inställningar

• 3 sätt att ta ett foto eller en video på en Chromebook

• Hur man upptäcker dator- och e-postövervaknings- eller spionprogram

• Plattskärmsteknik avmystifierad: TN, IPS, VA, OLED och mer

• Hur man tystar någon på Discord

• Hur man ändrar språket på Netflix

• DVI vs HDMI vs DisplayPort - Vad du behöver veta

• Hur man hittar minnen på Facebook

• Hur man gör Spotify högre och låter bättre

• Bästa kamerainställningarna för porträtt

• Hur man hittar födelsedagar på Facebook

• Hur man åtgärdar Disney Plus-felkod 83

• Hur man postar en artikel på Linkedin (och bästa tiderna att posta)

• Hur man skickar ett anonymt textmeddelande som inte kan spåras tillbaka till dig

• Hur man söker och hittar någons borttagna tweets

• Vad är Discord Streamer Mode och hur man ställer in det

• Hur man tar en skärmdump på Steam

• 7 snabba lösningar när Minecraft fortsätter att krascha

• 10 bästa sätten att barnsäkra din dator