La différence entre les batteries à l'état solide et les autres types de batteries réside dans l'utilisation d'électrolytes solides plutôt que d'électrolytes liquides utilisés dans d'autres batteries. Les batteries lithium-ion ont subi des avancées technologiques, mais les experts estiment généralement que la technologie lithium-ion a atteint ses limites. La prochaine étape dans le futur nécessite un type de pile différent, dans lequel les piles à semi-conducteurs entrent dans l'image.
Les batteries à semi-conducteurs sont plus petites et plus légères et offrent une densité d'énergie supérieure aux batteries lithium-ion à base d'électrolytes liquides. Le principal défi pour leur adoption généralisée était de rechercher un électrolyte solide ayant une capacité conductrice suffisante pour les grosses batteries, ainsi qu'un procédé de fabrication permettant une réduction des effectifs.
Comment fonctionne la batterie?
Toutes les batteries ont trois parties de base: l'anode, la cathode et l'électrolyte. La batterie fonctionne parce que les ions chargés veulent passer de l'électrode négative à l'anode en passant par l'électrolyte. Cela se produit parce que des composants de batterie soigneusement sélectionnés créent une réaction chimique qui produit des électrons libres. En conséquence, une charge positive s'accumule sur la cathode de la batterie. Cela attire les électrons libres chargés négativement de l'anode. Ces électrons libres veulent passer de l'électrode positive à l'électrode négative. Comme ils le font, ils alimentent votre appareil.
Gardez à l'esprit que les forces électriques et chimiques veulent toujours atteindre la parité. Vous pouvez photographier une batterie chargée en vous balançant dans une direction. Les charges veulent se glisser dans cette surface jusqu'à ce que l'interaction soit définie. Recharger tous les ions à nouveau les ramène aux positions de départ. Imaginez que le processus de chargement soit l’un des points forts de notre déséquilibre par rapport à la métaphore précédente.
Comment les batteries modernes peuvent-elles être meilleures?
Seuls certains matériaux sont capables de fonctionner en piles, les composants doivent donc être choisis très soigneusement en fonction de leurs propriétés chimiques. En conséquence, le développement de la technologie de batterie améliore l'efficacité des matériaux de batterie existants ou détecte de nouveaux matériaux qui fonctionnent mieux. Parce que nous avons examiné tous les endroits évidents pour améliorer les batteries, nous devons maintenant commencer à regarder sous les rochers de la nanotechnologie et de la science des matériaux. Les batteries à semi-conducteurs sont l’une des découvertes de ce processus, utilisant différents électrolytes pour atteindre le même objectif que tout autre type de batterie, mais plus rapides, moins chères et moins susceptibles d’exploser.
Le meilleur électrolyte pour remplacer les batteries lithium-ion est un électrolyte de verre à base de sodium. Selon les chercheurs, le verre à électrolyte produit une batterie trois fois plus dense que la batterie lithium-ion. Le sodium nécessaire à la fabrication de ces batteries est abondant. Cela réduit considérablement les effets environnementaux de la production de batteries.
Comment être les meilleures batteries à semi-conducteurs?
Les batteries à l'état solide améliorent les batteries lithium-ion en utilisant un électrolyte solide plutôt qu'un électrolyte ou un polymère. Cela se produit uniquement parce que ce changement améliore presque toutes les propriétés de la batterie. Les batteries à semi-conducteurs marquent toutes nos boîtes technologiques imaginatives. Ils sont légers, ont un faible impact sur l'environnement, utilisent des composants abondants, sont moins sujets au feu et fournissent plus d'énergie.
Le seul problème est le processus de fabrication. Nous étudions encore comment rendre ces batteries bon marché et largement disponibles. Actuellement, les batteries à l'état solide sont très coûteuses à grande échelle. Heureusement, nous sommes très efficaces pour trouver de nouveaux moyens d'améliorer l'efficacité des processus. Les batteries à semi-conducteurs devraient à terme revenir aux économies d’échelle et entraîner une dépendance généralisée.
Quelles sont les utilisations des batteries à l'état solide?
Les piles solides ne peuvent être améliorées qu’avec chaque appareil doté d’une batterie. Il est particulièrement intéressant pour les constructeurs de véhicules électriques. Des entreprises comme Tesla conçoivent une voiture autour de la batterie. C'est l'élément le plus important, qui détermine la plupart des caractéristiques de la voiture. Les analystes du secteur s'attendent à ce que la voiture électrique soit largement adoptée uniquement lorsque la distance entre les envois atteint ou dépasse les voitures à essence. Les batteries à semi-conducteurs peuvent être un rappel pour cet avenir.
