So hier gaan ons. Kry koffie. Of bier. Ek oordeel nie.
Regtig vinnig voor ons begin- my agtergrond vandat mense altyd vra: Ek mors al sedert 2016 met batterytegnologie, het vir twee maatskappye gewerk wat bankrot geraak het (prettige tye), geraadpleeg vir drie wat nog lewe (skaars), en doen tans R&D vir... wel, ek moet seker nie sê nie, maar jy het van hulle gehoor. Ek het myself al twee keer met litiumvure verbrand. Moenie dit aanbeveel nie. 0/10-ervaring.
Wat de hel is selfs 'n soliede-battery?
Reg so. Jou foon se battery? Skootrekenaar? Elektriese motor? Almal het vloeistof binne gekry. Nie soos water-vloeistof nie, meer soos ... dik chemiese vloeistof. Organiese elektroliet. Klink fancy, maar basies is dit vlambare goo wat litiumione heen en weer tussen die positiewe en negatiewe kante laat swem.
Werk goed! Tot dit nie doen nie. Dan slaan dit vlam.
Ek het nog 'n Samsung Galaxy Note 7 in my lessenaarlaai wat ek as 'n herinnering hou. Moet dit nooit weer aangeskakel het na die herroeping nie. Dit is soos 'n klein brandgevaar papiergewig.
Soliede-battery=wat daardie vloeistof met 'n vaste stof vervang.
Dit is dit. Dit is die hele ding.
Die soliede deel kan wees:
Keramiekgoed (soos fancy glas, maar moeiliker om te maak)
Polimeerkettings (dink regtig digte plastiek maar nie regtig plastiek nie)
Sulfiedverbindings (dit ruik terloops VREESLIK, soos vrot eiers maal duisend)
O en snaakse feit, ek het op die harde manier geleer - sommige van hierdie materiale reageer met vog in die lug. Soos gewelddadig. Ons het 'n graadstudent in 2019 gehad wat 'n sulfied-elektrolietmonster oornag op die bank gelaat het. Het die volgende oggend ingekom, die hele ding het basies gekorrodeer. Het soos dood geruik. Ons kon 'n week lank nie daardie laboratorium gebruik nie.
Hoekom sal almal nie stilbly oor hulle nie
Ou, ek het al gehoor van vaste-batterye sedert... 2015? 2014? Iewers daar rond. Elke jaar: "Nog net 3 jaar!"
Dit het 'n meme in die batterygemeenskap geword. Soos samesmeltingskrag. Altyd 10 jaar weg.
Maar goed, daar IS werklike redes om om te gee:
1. Hulle sal (waarskynlik) nie in jou gesig ontplof nie
Geen vloeistof=geen kokende vloeistof=geen drukopbou=geen boom.
Ek bedoel hulle KAN steeds misluk. Ek het dit gesien gebeur. Maar in plaas van 'n vuurbal kry jy meer soos... dit hou op werk en word warm. Baie beter! Ek het verlede jaar 'n vaste-prototipe gesien wat tydens toetsing misluk het en dit het basies net 'n bietjie opgeswel en gesterf. Met vloeibare litium-ioon moet ons agter ontploffingsskerms toets. Ander vibe.
2. Meer energie in dieselfde ruimte (vermoedelik)
Is die aansprake wild. 50% meer? 100% meer? Wie weet. Op papier werk die wiskunde. In werklikheid? Ons sal sien.
Toyota hou aan om te sê hulle sal teen 2027 of 2028 900 myl batterye hê of iets. Ek sal dit glo as ek letterlik die kar bestuur. Tot dan is dit vaporware.
3. Laai vinniger (miskien)
Sommige van die keramiek elektroliete kan kwansuis veel meer stroom hanteer sonder om te verneder. So soos 10 minute volle ladings.
Het ek hierdie werk in 'n laboratorium gesien? Ja, een keer, op 'n muntselbattery die grootte van my duimnael.
Het ek gesien hoe dit werk op 'n motor-grootte battery? Nee. Niemand het nie. Dit is alles simulasiedata en klein-toetse.
4. Hou langer (dink ons)
Sonder dat vloeistof afbreek, behoort jy meer laaisiklusse te kry. Gereelde litium-ioon is goed vir so 500-1000 siklusse, afhangend van hoe jy dit behandel. Vaste toestand behoort beter te vaar.
Maar hier is die ding - wat ons eintlik nog nie WEET nie, want niemand gebruik hulle al vir 10 jaar nie. Kan nie lang-betroubaarheid in 'n laboratorium toets nie. Jy moet net wag en sien.
Wag Waarmee vergelyk ons dit selfs?
Ag kak ja ek moet seker verduidelik wat nou daar is. My sleg.
Gereelde litium-ioon (wat in alles is)
Jou foon, skootrekenaar, waarskynlik jou kar as dit elektries is
Energie: ~250-300 Wh/kg (dit is watt-uur per kilogram, nerd-eenhede)
Goedkoop om nou te maak want ons doen dit vir altyd
Sal absoluut vlamvat as jy dit deursteek of dit oorlaai
Ek hou 'n emmer sand in my laboratorium vir ingeval
LFP-batterye (litium-ysterfosfaat)
Veiliger, sal nie regtig vlamvat nie al probeer jy
Minder energiedigtheid tho - ongeveer 160-180 Wh/kg
Hou vir EWIG soos 3000+ heffings
Goedkoper as ander litiumtipes
Dit is wat in die basismodel Tesla's is, dink ek? Moenie my daaroor aanhaal nie
NMC/NCA (Die duur)
Nikkel Mangaan Kobalt of Nikkel Kobalt Aluminium
Hoë werkverrigting, 250-280 Wh/kg
Gebruik kobalt wat ... ja daar is kinderarbeid kwessies in die Kongo, hele ander gemors
Duurder
Beter prestasie gaan nie lieg nie
Vaste-toestand (The Mythical Creature)
EISE 400-500 Wh/kg
Baie baie duurder op die oomblik
Vervaardiging is basies swart magie op hierdie stadium
Sogenaamd veiliger, maar ons het ook nie genoeg data nie
Goed, maar wat is eintlik goed aan hulle?
Kyk, ek is skepties oor die meeste dinge, maar vaste-toestand het werklike voordele. Gaan nie anders voorgee nie.
Veiligheid is wettig beter.
Ek het persoonlik albei tipes getoets. Met gewone litium-ioon dra ons gesigskerms en het ons oral brandblussers. Met vaste-prototipes? Nog steeds versigtig, maar minder "hierdie kan ontplof" energie.
Verlede maand het ons 'n toetsselkortsluiting gehad. Vaste-een het net warm geword en ophou werk. As dit gewone litium-ioon was, sou ons vir seker 'n brand gehad het.
Grootte/gewig ding is werklik AS hulle lewer.
400 Wh/kg in produksie sal werklik revolusionêr wees. Jou EV-battery kan die helfte soveel weeg vir dieselfde reeks. OF dieselfde gewig, verdubbel die reeks.
Maar dit is 'n groot IF. Laboratoriumresultate vertaal nie altyd na produksie nie. Hel, hulle vertaal GEWOONLIK nie.
Temperatuurprestasie behoort beter te wees.
Vaste elektroliete werk teen groter temperatuurreekse as vloeistof. Jou motorbattery in Chicago winter by -20 grade F? Behoort beter te werk. Arizona somer by 120 grade F? Ook beter.
Alhoewel pret storie - moet sommige keramiekelektroliete eintlik WARM gehou word om goed te werk. Jy benodig dus 'n verwarmer vir jou battery. Wat krag gebruik. Soort verslaan die doel lol.
Geen dendriete nie.
Dit is binne bofbal, maar wat ook al. Wanneer jy litiumbatterye laai, kan klein metaalpuntjies genaamd dendriete van een elektrode na die ander groei. Uiteindelik steek hulle deur die skeier en kortsluit die battery. Dit is hoe die meeste litium-ioonbatterye doodgaan.
Vaste elektroliete is veronderstel om dendriete te blokkeer. Harde materiale, kan nie deursteek nie. In teorie.
In die praktyk? Eh. Ons het gesien hoe dendriete deur 'n paar vaste elektroliete groei. Materiaalwetenskap is moeilik.
Die probleme wat almal ignoreer (maar ek sal nie)
Goed gespe want dit is waar ek party mense gaan kwaad maak.
Hulle werk nou skaars.
Jammer! Dis waar! Meeste van die "deurbraak" vaste-batterye waarvan jy in persverklarings gelees het? Hulle werk vir so 10 siklusse. Miskien 50 as jy gelukkig is. In perfekte laboratoriumtoestande. Op presies 25 grade. Met 'n sagte bries uit die noordooste.
Jou motorbattery moet vir 1000+ siklusse werk in die winter- en Texas-somer in Minnesota en oral tussenin. Ons is nog nie eens naby op skaal nie.
Ek was verlede jaar by 'n konferensie (Battery Simposium in Orlando, Maart 2024) en het 'n aanbieding gesien van 'n beginonderneming wat aanspraak maak op 500 siklusse. Het daarna na hul stand gegaan. Gevra vir besonderhede. Hulle het baie vinnig stil geraak. Dit blyk dat daardie 500 siklusse teen 0.1C laaitempo was met 4 uur tussen ladings. Heeltemal nutteloos vir regte toepassings.
Vervaardiging is 'n absolute nagmerrie.
Ons het 30+ jaar spandeer om uit te vind hoe om litium-ioonbatterye goedkoop en betroubaar te maak. Die fabrieke, die toerusting, die gehaltebeheer - dit is alles ingeskakel.
Vaste-toestand? Begin van voor af.
Verskillende toerusting. Verskillende prosesse. Verskillende mislukkingsmodusse. Alles is moeiliker.
Ek het verlede maand met 'n ou van QuantumScape gepraat (ons was albei by 'n lughawekroeg, hy het so 3 biere gehad, het gesels) en hy het gesê hul grootste probleem is nie eers meer die tegnologie nie. Dit is besig om uit te vind hoe om 10 000 batterye te maak wat almal identies is. Konsekwentheid op skaal is SO Moeilik.
Die koppelvlakprobleem maak almal dood.
Dit is tegnies maar belangrik: waar die soliede elektroliet aan die soliede elektrode raak, kry jy weerstand. Dit is soos om elektrisiteit deur twee ruwe oppervlaktes wat saamgedruk is, te probeer stuur. Nie goeie kontak nie.
Met vloeibare elektroliet vul die vloeistof al die mikroskopiese gapings. Perfekte kontak oral. Met soliede-op-solid? Nie soveel nie.
Mense probeer alles: spesiale bedekkings, druk toe, verhit dit, nuwe materiale, offerlae, buffersones. Niks werk nog perfek nie. Elke oplossing skep nuwe probleme.
Hulle kraak en dit is regtig erg.
Keramiek vaste elektroliete is bros. Wanneer batterye laai, swel hulle effens. Ontslag, hulle krimp. Doen dit 1000 keer en jou keramiek kan kraak.
Een klein krakie=dooie battery. Vog kom in, prestasie daal, spel verby.
Ek het pragtige soliede-selle gesien wat perfek gewerk het vir 50 siklusse, dan kraak en dan ophou werk. Hartverskeurend. En duur.
Polimeerelektroliete kraak nie so maklik nie, maar hulle het baie laer ioniese geleidingsvermoë. Verhandel altyd-afsprake.
Die koste maak my lus om te huil.
Huidige ramings stel vaste-batterye teen 10-20 keer die koste van gewone litiumioon. Per kWh.
Ja, koste sal met skaal afneem. Hulle doen dit altyd. Maar ons praat van JARE se ontwikkeling en BILJOENE in kapitaalinvestering voordat ons by kostepariteit uitkom.
Tesla se 4680-selle kos sowat $100/kWh. Vaste-toestand kan tans $1000/kWh wees. Miskien meer. Niemand publiseer werklike getalle nie, want dit is 'n verleentheid.
Wie maak eintlik hierdie dinge? (En wie praat net daaroor)
Ag, oukei, dit gaan morsig wees want daar is soos 50+ maatskappye wat beweer dat hulle "op die punt is om batterye te revolusioneer", maar laat my fokus op wie nou eintlik dinge doen:
QuantumScape- Seker die verste vir motortoepassings. Gebruik keramiek skeier. Gesteun deur VW en Bill Gates. Hul voorraad het van so $130 tot $10 gegaan. Ag. Maar hulle werk steeds en het goeie toetsresultate getoon. Tydlyn bly egter gly wat ... kommerwekkend maar ook realisties is? Ek weet nie hoe om eerlik oor hulle te voel nie.
Vaste krag- BMW en Ford het gerugsteun. Sulfied elektroliet. Laas wat ek gehoor het hulle het nog vervaardigingsprobleme. Hulle tydlyn het ook gegly. Almal se tydlyne glip. Dit is die batterybedryf se gunsteling tydverdryf.
Samsung SDI- Hulle HET eintlik vaste-batterye in produksie! Maar kleintjies. Vir draagbare items. Mediese toestelle. Hearables (ja dis nou glo 'n woord). Die kar-grootte goed? Nog in ontwikkeling. Hulle sê 2027. Ek sê 2029-2030 realisties.
Toyota- O seun. Toyota belowe soliede-battery-deurbrake sedert voor ek in hierdie veld begin werk het. Hulle lê meer patente in as enigiemand anders. Hulle maak elke jaar groot aankondigings. En tog... geen produkte nie.
Ek WIL hulle glo. Hulle is Toyota. Hulle ken vervaardiging. Maar flous my een keer, skaam jou. Fool my 47 keer...
Hulle het gesê 2025, toe 2027, nou is dit 2027-2028. Ek sal geld op 2030 minimum plaas.
Nissan- Om stiller daaroor te wees, wat ek eintlik respekteer. Sê hulle sal teen 2024-2025 loodsproduksie hê. Meer realistiese tydlyn as sommige ander. Werk ek saam met NASA aan 'n paar goed dink ek? Moenie my aanhaal nie.
CATL- Chinese maatskappy, wêreld se grootste batteryvervaardiger. Wanneer hulle beweeg, let almal op. Hulle werk aan vaste-toestand, maar is BAIE konserwatief met voorspellings. Wat maak dat ek hulle eintlik meer vertrou. Hulle ken vervaardigingskaal. Hulle weet wat moeilik is.
StoreDot- Israeliese opstart, uiters vinnige laaifokus. Cool demo's. Skaal is die vraag. Altyd die vraag.
Daar is ook Faktoriale Energie, ProLogium, Ioniese Materiale, Sakuu, Blue Current, Ilika ... letterlik dosyne meer. Die meeste sal misluk. Dis maar hoe dit werk. Battery-opstarters het 'n sukseskoers van 5%.
Kan jy werklik nou een koop?
Kort antwoord:Nee.
Langer antwoord:Steeds nee, tensy jy 'n prototipe EV koop vir $500k+ of 'n klein spesiale battery vir mediese toerusting.
Nog langer antwoord:Samsung het 'n paar vaste-batterye beskikbaar, maar hulle is duur en klein. Ons praat soos muntselgrootte. Nie nuttig vir die meeste toepassings nie.
Die eerste werklike verbruikersprodukte met vaste-toestand sal waarskynlik wees:
Premium slimfone- Samsung of Apple sal spogregte wil hê. "Eerste vaste-batteryfoon!" Puik bemarking. Waarskynlik 2026-2027.
Beperkte produksie EV's- Sommige luukse handelsmerke sal 500 eenhede met soliede-batterye maak. Koste $200k. Bewys die tegnologie werk. 2027-2028.
Hoë-e-fietse/bromponies- Kleiner battery maak dit meer ekonomies haalbaar. 2026?
Massamark? Man ek ken nie. 2030 op die vroegste nie. Miskien 2032-2035 om veilig te wees. En selfs dan beteken "massamark" dalk "opsionele opgradering vir $10k."
Ek is seker pessimisties. Maar ek was al te veel keer teleurgesteld.
Waarvoor gaan hulle eintlik gebruik word?
Op die oomblik? Meestal PowerPoint-aanbiedings.
Maar ernstig:
Elektriese motors- Dit is waaroor almal omgee. 500+ mylafstand, 10 minute laai, ligter, veiliger. Sal werklik die EV-mark verander. AS dit gebeur.
Fone en skootrekenaars- Stel jou voor dat jou foon 2 volle dae hou met swaar gebruik. Of om die helfte van die dikte te wees. Of om nooit weer Samsung Note 7-situasies te hê nie. Dis die droom.
Mediese inplantings- Dit is waar sommige vaste-batterye REEDS gebruik word! Pasaangeërs benodig batterye wat 100% nie in jou liggaam sal faal of lek nie. Vaste-toestand is perfek hiervoor. Klein battery, hoef nie goedkoop te wees nie, veiligheid is alles.
Drones / Lugvaart- Elektriese vliegtuie het die hoogste moontlike energiedigtheid nodig. Elke gram maak saak. Vaste-toestand kan elektriese lugvaart eintlik lewensvatbaar maak as klein hommeltuie.
Roosterberging- Miskien? Maar eerlik vir stilstaande berging maak gewig nie saak nie. LFP is reeds goedkoop en veilig genoeg. Moeilik om op koste te klop. Vaste-staat sal BAIE goedkoop moet word om hier mee te ding.
Moet jy wag vir vaste-toestand voordat jy 'n EV koop?
Ek word gedurig hieroor gevra. By partytjies (battery-ingenieurs gaan goed na partytjies toe), by konferensies, ewekansige familielede op Facebook.
Antwoord: Nee. Moenie wag nie.
As jy nou 'n EV wil hê, koop nou 'n EV. Huidige EV's is regtig goed! Model 3, Ioniq 5, F-150 Lightning, almal goeie keuses. Bewese tegnologie. Bekende betroubaarheid.
Teen die tyd bestaan daar bekostigbare vaste-EV's:
Jy sal reeds 5+ jaar lank jou huidige EV bestuur het
Die tegnologie sal steeds eerste-generasie wees met onbekende probleme
Laaiinfrastruktuur sal selfs beter wees
Gebruikte EV-pryse het dalk neergestort wie weet
As jy van plan is om aan die einde van 2027 of 2028 te koop? Wag DAN dalk om te sien wat werklik vrygestel word. Maar moenie jou lewe in die wiele ry nie.
Tegnologie is altyd besig om te verbeter. Daar is altyd iets beter wat "binnekort" kom. Kan nie vir ewig wag nie.
Ek het gewag om 'n 4K-TV te koop tot 2019. Weet jy wat het gebeur? Hulle het goedkoper en beter geword. Maar ek het ook vir 6 jaar nie 'n 4K-TV gehad nie. Was dit die moeite werd? Eerlik... nee. Moes net een gekoop het.
Die energiedigtheidgetalle is leuens (soort van)
Goed nie leuens nie. Maar misleidend.
Almal gooi energiedigtheidgetalle rond. "400 Wh/kg!" "500 Wh/kg!" "900 Wh/kg!"
Hier is wat hulle nie vir jou sê nie:
Huidige litium-ioon SELLE: 250-300 Wh/kg
Huidige litium-ioon PAKKE: 150-200 Wh/kg
Sien jy die verskil? Die pakket bevat omhulsel, verkoeling, bedrading, batterybestuurstelsels. Soos 30-40% van die batterypak gewig is nie eers battery nie.
Vaste-CELL-eise: 400-500 Wh/kg
Vaste-toestand PACK-realiteit: Wie weet? 250-350 Wh/kg miskien?
So wanneer Toyota sê "twee keer die energiedigtheid!" hulle vergelyk beste-selnommers met huidige paknommers. Nie appels vir appels nie.
Werklike verbetering op pakvlak sal waarskynlik 50-75% wees. Wat steeds wonderlik is! Regtig puik! Maar nie die revolusie wat bemarking impliseer nie.
Energiedigtheid is ook nie alles nie. Kragdigtheid maak saak (hoe vinnig jy ontlaai). Siklus lewe maak saak. Temperatuur prestasie. Koste per kWh is die belangrikste vir massa-aanneming.
’n Battery wat $2000/kWh kos met 500 Wh/kg is slegter as ’n battery wat $100/kWh kos met 250 Wh/kg. In elk geval vir die meeste toepassings.
My werklike aanbevelings
As jy 'n gereelde persoon is:Vergeet soliede-toestand bestaan vir nou. Koop alles wat jy nodig het met huidige tegnologie. Dit werk goed.
As jy 'n EV in 2025-2026 koop:Koop nou met huidige litium-ioon. Moenie wag nie. Die perfekte toekomstige EV kom nie gou genoeg nie.
As jy 'n belegger is:Dit is 'n hoë risiko, hoë beloning. Ek sou wed op gevestigde spelers (Samsung, Toyota, CATL) bo beginners. Maar dis net ek. Ek is risiko-sku omdat ek te veel batterystart-ups sien neerstort en brand. Letterlik in een geval.
As jy 'n ingenieur is:Kom in hierdie veld! Dit is frustrerend soos die hel, maar regtig opwindend. Wees net voorbereid op stadige vordering en baie doodloopstraat.
As jy van plan is om in 2027-2028 te koop:Begin aandag gee aan wie werklik lewer teenoor wie net aankondigings maak. My geld is op Samsung en miskien Nissan.
Wat om NIE te doen nie:Moenie "soliede-batterye nou beskikbaar koop nie!" van sketsagtige webwerwe. Hulle lieg. As dit werklik is, sal dit in groot nuuswinkels en van groot vervaardigers wees.
O en nog iets: As jy NOU batterye nodig het en iets wil hê tussen gewone litium-ioon en die vaste-toestand-droom? Kyk nalitium polimeer batterye. Hulle is nie soliede- maar baie veiliger as standaard li-, lek nie, en jy kan hulle vandag kry. Word gebruik in tonne RC-goed en sommige fone. Nie revolusionêr nie maar eintlik beskikbaar lol.
