Do jen ni iras. Prenu kafon. Aŭ biero. Mi ne juĝas.
Vere rapide antaŭ ol ni komenci- mia fono, ĉar homoj ĉiam demandas: mi fuŝas kun bateria teknologio ekde 2016, laboris por du kompanioj kiuj bankrotis (amuzaj tempoj), konsultis tri kiuj ankoraŭ vivas (apenaŭ), kaj nuntempe faras R&D por... nu, mi verŝajne ne devus diri, sed vi aŭdis pri ili. Mi bruligis min per litiofajroj dufoje. Ne rekomendu ĝin. 0/10 sperto.
Kio diable Eĉ ESTAS Solida-Ŝtata Baterio?
Ĝuste tiel. Via telefono-baterio? Tekkomputilo? Elektra aŭto? Ĉio ricevis likvaĵon interne. Ne kiel akvo-likvaĵo, pli kiel... dika kemia likvaĵo. Organika elektrolito. Sonas fantazia sed esence ĝi estas brulema gluaĵo, kiu lasas litiajn jonojn naĝi tien kaj reen inter la pozitivaj kaj negativaj flankoj.
Funkcias bone! Ĝis ĝi ne faras. Tiam ĝi ekbrulas.
Mi ankoraŭ havas Samsung Galaxy Note 7 en mia skribtabla tirkesto, kiun mi konservas kiel memorigilo lmao. Neniam reŝaltis ĝin post la revoko. Ĝi estas kiel malgranda fajra danĝera paperpezilo.
Solida-kuirilaro=anstataŭigante tiun likvaĵon per solido.
Jen ĝi. Tio estas la tuta afero.
La solida parto povas esti:
Ceramikaj aĵoj (kiel ŝika vitro sed pli malfacile fareblaj)
Polimerĉenoj (pensu vere densan plaston sed ne vere plaston)
Sulfidaj komponaĵoj (ĉi tiuj odoras TERURE, kiel putraj ovoj milfoje)
Ho kaj amuza fakto, ke mi lernis malfacile - iuj el ĉi tiuj materialoj reagas kun malsekeco en la aero. Kiel perforte. Ni havis gradan studenton en 2019, kiu lasis sulfidan elektrolitan specimenon sur la benko dum la nokto. Venis en la sekva mateno, la tuta afero esence korodis. Odoris kiel morto. Ni ne povis uzi tiun laboratorion dum unu semajno.
Kial Ĉiuj Ne Silentos Pri Ili
Ho, mi aŭdas pri solida-baterioj ekde... 2015? 2014? Ie ĉirkaŭe. Ĉiun jaron: "Nur 3 pliajn jarojn!"
Ĝi fariĝis memo en la bateria komunumo. Kiel kunfanda potenco. Ĉiam 10 jarojn for.
Sed bone, estas realaj kialoj por zorgi:
1. Ili (verŝajne) ne eksplodos en vian vizaĝon
Neniu likvaĵo=neniu bolanta likvaĵo=neniu premo amasiĝo=neniu eksplodo.
Mi volas diri, ke ili ankoraŭ POVAS malsukcesi. Mi vidis ĝin okazi. Sed anstataŭ fajroglobo oni pli similas al... ĝi ĉesas funkcii kaj varmiĝas. Multe pli bone! Mi atestis malsukceson de solida-prototipo dum testado pasintjare kaj ĝi esence nur iom ŝveliĝis kaj mortis. Kun likva litio-jono ni devas testi malantaŭ eksplodŝildoj. Malsama etoso.
2. Pli da energio en la sama spaco (supozeble)
La asertoj estas sovaĝaj. 50% pli? 100% pli? Kiu scias. Sur papero la matematiko funkcias. En realeco? Ni vidos.
Toyota daŭre diras, ke ili havos 900-mejlan bateriojn antaŭ 2027 aŭ 2028 aŭ io. Mi kredos ĝin kiam mi laŭvorte veturos la aŭton. Ĝis tiam ĝi estas vaporvaro.
3. Ŝargas pli rapide (eble)
Kelkaj el la ceramikaj elektrolitoj povas supozeble pritrakti multe pli da fluo sen degradado. Do kiel 10-minutaj plenaj ŝargoj.
Ĉu mi vidis ĉi tiun laboron en laboratorio? Jes, unufoje, sur monerĉela baterio de la grandeco de mia bildeto.
Ĉu mi vidis ĝin funkcii per aŭto-baterio? Ne. Neniu havas. Estas ĉiuj simuladaj datumoj kaj malgrand-skalaj testoj.
4. Daŭras pli longe (ni pensas)
Sen likvaĵo rompiĝo vi devus akiri pli da ŝargaj cikloj. Regula litio-jono estas bona por proksimume 500-1000 cikloj depende de kiel vi traktas ĝin. Solid-stato devus fari pli bone.
Sed jen la afero -, kiun ni ankoraŭ ne scias, ĉar neniu uzas ilin dum 10 jaroj. Ne povas testi long-fidindecon en laboratorio. Vi nur devas atendi kaj vidi.
Atendu Kion Ni Eĉ Komparas Ĉi tion?
Ho aĉa jes, mi verŝajne devus klarigi kio estas tie ekstere nun. Mia malbona.
Regula litio-jono (Kio Estas En Ĉio)
Via telefono, tekkomputilo, verŝajne via aŭto se ĝi estas elektra
Energio: ~250-300 Wh/kg (tio estas vatohoroj por kilogramo, nerdaj unuoj)
Malkara por fari nun, ĉar ni ĉiam faras ĝin
Nepre ekbrulos se vi trapikas ĝin aŭ troŝarĝos ĝin
Mi tenas sitelon da sablo en mia laboratorio por ĉiaokaze
LFP-Baterioj (Litio Fera Fosfato)
Pli sekura, ne vere ekbrulos eĉ se vi provos
Malpli energidenseco kvankam - ĉirkaŭ 160-180 Wh/kg
Daŭras ETERNE kiel 3000+ pagendaĵoj
Pli malmultekosta ol aliaj tipoj de litio
Ĉi tio estas kio estas en la baza modelo de Teslo nun mi pensas? Ne citu min pri tio
NMC/NCA (La Multekostaj)
Nikela Mangano-Kobalto aŭ Nikela Kobalta Aluminio
Alta rendimento, 250-280 Wh/kg
Uzas kobalton, kiu... jes, estas problemoj pri infanlaboro en Kongo, tute alia ĥaoso
Pli multekosta
Pli bona agado kvankam ne mensogos
Solida-Stato (La Mita Estaĵo)
ASERTAS 400-500 Wh/kg
Multe multe pli multekosta nun
Fabrikado estas esence nigra magio ĉe ĉi tiu punkto
Pli sekura supozeble sed ankaŭ ni ne havas sufiĉajn datumojn
Bone Sed Kio Fakte Bonas Pri Ili?
Rigardu, mi estas skeptika pri la plej multaj aferoj sed solida-stato ja havas verajn avantaĝojn. Ne ŝajnigos alie.
Sekureco estas legitima pli bona.
Mi persone provis ambaŭ tipojn. Kun regula litio-jono ni portas vizaĝŝildojn kaj havas fajroestingilojn ĉie. Ĉu kun solida-prototipoj? Ankoraŭ zorgema sed malpli "ĉi tio povus eksplodi" energion.
Lastan monaton ni havis provĉelan kurtcirkviton. Solida-stato nur varmiĝis kaj ĉesis funkcii. Se tio estus regula litio-jono, ni certe havus fajron.
Grandeco/peza afero estas reala SE ili liveras.
400 Wh/kg en produktado estus vere revolucia. Via EV-baterio povus pezi duonon por la sama gamo. AŬ sama pezo, duoble la gamo.
Sed tio estas granda SE. Laboraj rezultoj ne ĉiam tradukiĝas al produktado. Diablo, ili KUTIME ne tradukas.
La rendimento de temperaturo devus esti pli bona.
Solidaj elektrolitoj funkcias ĉe pli larĝaj temperaturoj ol likvaj. Via aŭto-baterio en Ĉikago vintro je -20 gradoj F? Devus funkcii pli bone. Arizono somero je 120 gradoj F? Ankaŭ pli bone.
Kvankam amuza rakonto - iuj ceramikaj elektrolitoj efektive devas esti varmigitaj por bone funkcii. Do vi bezonas hejtilon por via kuirilaro. Kiu uzas potencon. Ia malvenkoj la celo lol.
Neniuj dendritoj.
Ĉi tio estas ene de basbalo sed kio ajn. Kiam vi ŝarĝas litiajn bateriojn, malgrandaj metalaj pikiloj nomataj dendritoj povas kreski de unu elektrodo al la alia. Fine ili traboras la apartigilon kaj kurtcirkvitas la kuirilaron. Tiel mortas plej multaj litio-jonaj kuirilaroj.
Solidaj elektrolitoj laŭsupoze blokas dendritojn. Malmolaj materialoj, ne povas trapiki. En teorio.
En praktiko? Eh. Ni vidis dendritojn kreski tra iuj solidaj elektrolitoj. Materiala scienco estas malfacila.
La Problemoj, kiujn Ĉiuj Ignoras (Sed mi ne faros)
Bone enŝlosu la bukon, ĉar ĉi tie mi koleros kelkajn homojn.
Ili apenaŭ funkcias nun.
Pardonu! Estas vero! La plej multaj el la "rompiĝantaj" solida-baterio, pri kiuj vi legas en gazetaraj komunikoj? Ili funkcias dum 10 cikloj. Eble 50 se vi bonŝancas. En perfektaj laboratoriokondiĉoj. Je precize 25 gradoj. Kun milda venteto el la nordoriento.
Via aŭtobaterio devas funkcii dum 1000+ cikloj en Minesota vintro kaj Teksasa somero kaj ĉie intere. Ni eĉ ne estas proksimaj ankoraŭ je skalo.
Mi estis ĉe konferenco pasintjare (Bateria Simpozio en Orlando, marto 2024) kaj vidis prezenton de ekentrepreno postulanta 500 ciklojn. Poste iris al ilia budo. Demandita por detaloj. Ili trankviliĝis vere rapide. Montriĝas, ke tiuj 500 cikloj estis je 0.1C-ŝarĝa indico kun 4 horoj inter ŝargoj. Tute senutila por realaj aplikoj.
Fabrikado estas absoluta koŝmaro.
Ni pasigis 30+ jarojn por eltrovi kiel fari litiajn-jonajn bateriojn malmultekostaj kaj fidindaj. La fabrikoj, la ekipaĵo, la kvalitkontrolo - ĉio estas alvokita.
Solida-stato? Komencante de nulo.
Malsamaj ekipaĵoj. Malsamaj procezoj. Malsamaj malsukcesaj reĝimoj. Ĉio estas pli malfacila.
Mi parolis kun ulo de QuantumScape lastan monaton (ni ambaŭ estis en flughavena drinkejo, li havis kiel 3 bierojn, babiliĝis) kaj li diris, ke ilia plej granda problemo eĉ ne plu estas la teknologio. Estas eltrovi kiel fari 10,000 bateriojn kiuj ĉiuj estas identaj. Konsistenco ĉe skalo estas TIEL MALfacila.
La problemo de interfaco mortigas ĉiujn.
Ĉi tio estas teknika sed grava: kie la solida elektrolito tuŝas la solidan elektrodon, vi ricevas reziston. Estas kiel provi pasi elektron tra du malglataj surfacoj kunpremitaj. Ne bonega kontakto.
Kun likva elektrolito, la likvaĵo plenigas ĉiujn mikroskopajn interspacojn. Perfekta kontakto ĉie. Kun solida-sur-solida? Ne tiom.
Homoj provas ĉion: specialajn tegaĵojn, aplikante premon, varmigi ĝin, novajn materialojn, oferajn tavolojn, bufrozonojn. Nenio funkcias perfekte ankoraŭ. Ĉiu solvo kreas novajn problemojn.
Ili krakas kaj tio estas vere malbona.
Ceramikaj solidaj elektrolitoj estas fragilaj. Kiam kuirilaroj ŝargas, ili iomete ŝveliĝas. Malŝarĝo, ili ŝrumpas. Faru tion 1000 fojojn kaj via ceramiko povas fendiĝi.
Unu eta fendeto=malplenigita baterio. Humideco eniras, rendimento falas, ludo finita.
Mi vidis belajn solid-ĉelojn, kiuj funkciis perfekte dum 50 cikloj, poste krakiĝi, poste ĉesi funkcii. Korŝira. Kaj multekosta.
Polimerelektrolitoj ne krevas tiel facile sed ili havas multe pli malaltan jonan konduktivecon. Ĉiam komerci-offojn.
La kosto igas min plori.
Nunaj taksoj metas solida-bateriojn je 10-20oble la kosto de regula litio-jono. Per kWh.
Jes kostoj malaltiĝos kun skalo. Ili ĉiam faras. Sed ni parolas JAROJ de evoluo kaj MILIARDOJ en kapitalinvesto antaŭ ol ni atingos egalecon.
La 4680 ĉeloj de Tesla kostas kiel $ 100/kWh. Solida-stato povus esti $1000/kWh nun. Eble pli. Neniu publikigas realajn nombrojn ĉar ili estas embarasaj.
Kiu Fakte Faras Ĉi tiujn Aĵojn? (Kaj Kiu Nur Parolas Pri Ĝi)
Ho homo, bone ĉi tio estos senorda ĉar estas kiel 50+ kompanioj asertas, ke ili "revolucionos bateriojn" sed lasu min koncentriĝi pri kiu efektive faras aferojn:
QuantumScape- Verŝajne la plej antaŭen por aŭtomobilaj aplikoj. Uzante ceramikan apartigilon. Subtenite fare de VW kaj Bill Gates. Iliaj akcioj iris de kiel $130 al $10. Aj. Sed ili ankoraŭ funkcias kaj montris kelkajn decajn testrezultojn. Templinio daŭre glitas, kio estas... koncernanta sed ankaŭ realisma? Mi ne scias kiel senti pri ili honeste.
Solida Potenco- BMW kaj Ford subtenis. Sulfida elektrolito. Laste mi aŭdis, ke ili ankoraŭ havas problemojn pri fabrikado. Ilia templinio ankaŭ glitis. Ĉies templinioj glitas. Ĝi estas la plej ŝatata ŝatokupo de la bateriindustrio.
Samsung SDI- Ili efektive HAVAS solidan-ŝtatajn bateriojn en produktado! Sed etaj. Por porteblaj. Medicinaj aparatoj. Hearables (jes tio estas vorto nun ŝajne). Ĉu la aŭto-grandaj aĵoj? Ankoraŭ en evoluo. Oni diras 2027. Mi diras 2029-2030 realisme.
Toyota- Ho knabo. Toyota promesis solidan-ŝtatajn bateriajn sukcesojn ekde antaŭ ol mi eklaboris en ĉi tiu kampo. Ili prezentas pli da patentoj ol iu ajn alia. Ili faras grandajn anoncojn ĉiujare. Kaj tamen... neniuj produktoj.
MI VOLAS kredi ilin. Ili estas Toyota. Ili konas fabrikadon. Sed trompu min unu fojon, hontu vin. Trompu min 47 fojojn...
Ili diris 2025, poste 2027, nun estas 2027-2028. Mi metos monon sur minimume 2030.
Nissan- Esti pli trankvila pri tio, kion mi efektive respektas. Diru, ke ili havos pilotproduktadon antaŭ 2024-2025. Pli realisma templinio ol iuj aliaj. Ĉu vi laboras kun NASA pri iuj aferoj, kiujn mi pensas? Ne citu min.
CATL- Ĉina firmao, la plej granda monda kuirilaro. Kiam ili moviĝas, ĉiuj rimarkas. Ili laboras pri solida-stato sed estas TRE konservativaj kun antaŭdiroj. Kio igas min fidi ilin pli efektive. Ili konas fabrikskalon. Ili scias kio estas malfacila.
StoreDot- Israela ekfunkciigo, ekstrema rapida ŝarĝofokuso. Bonegaj demonstraĵoj. Skalado estas la demando. Ĉiam la demando.
Estas ankaŭ Faktorial Energy, ProLogium, Jonaj Materialoj, Sakuu, Blue Current, Ilika... laŭvorte dekoj pli. Plej multaj malsukcesos. Ĝuste tiel funkcias. Bateria startoj havas kiel 5% sukcesprocenton.
Ĉu Vi povas Efektive Aĉeti Unu Ĝuste Nun?
Mallonga respondo:Ne.
Pli longa respondo:Ankoraŭ ne, krom se vi aĉetas prototipon EV por $ 500k+ aŭ ian specialan kuirilaron por medicina ekipaĵo.
Eĉ pli longa respondo:Samsung havas kelkajn solidan-bateriojn disponeblajn sed ili estas multekostaj kaj malgrandaj. Ni parolas kiel monerĉelo grandeco. Ne utila por plej multaj aplikoj.
La unuaj veraj konsumvaroj kun solida-stato verŝajne estos:
Superaj saĝtelefonoj- Samsung aŭ Apple volos fanfaronadon. "Unua solida-bateria telefono!" Bonega merkatado. Verŝajne 2026-2027.
Limigita produktado EVs- Iu luksa marko faros 500 ekzemplerojn per solida-kuirilaro. Kostis $200k. Pruvu, ke la teknologio funkcias. 2027-2028.
Alt-e-bicikloj/skuteroj- Pli malgranda baterio faras ĝin pli ekonomie realigebla. 2026?
Amasmerkato? Homo mi ne konas. 2030 plej frue. Eble 2032-2035 por esti sekura. Kaj eĉ tiam "amasa merkato" povus signifi "laŭvola ĝisdatigo por $10k."
Verŝajne mi estas pesimisma. Sed tro multfoje mi seniluziiĝis.
Por kio Ili Efektive Estos Uzitaj?
Ĝuste nun? Prezentaĵoj de PowerPoint plejparte.
Sed serioze:
Elektraj Aŭtoj- Jen kion ĉiuj zorgas pri. 500+ mejla distanco, 10-minuta ŝargado, pli malpeza, pli sekura. Vere ŝanĝus la EV-merkaton. SE ĝi okazas.
Telefonoj kaj Tekkomputiloj- Imagu, ke via telefono daŭras 2 plenajn tagojn kun peza uzo. Aŭ estante duono de la dikeco. Aŭ neniam plu havi situaciojn de Samsung Note 7. Tio estas la sonĝo.
Medicinaj Implantoj- Jen kie kelkaj solida-baterioj JAM estas uzataj! Korstimuliloj bezonas bateriojn, kiuj 100% ne malsukcesos aŭ likos en via korpo. Solida-stato estas perfekta por tio. Malgranda kuirilaro, ne bezonas esti malmultekosta, sekureco estas ĉio.
Virabeloj/Aviado- Elektraj aviadiloj bezonas la plej altan energian densecon ebla. Ĉiu gramo gravas. Solida-stato povus fari elektran aviadon efektive realigebla preter malgrandaj virabeloj.
Krada Stokado- Eble? Sed honeste por senmova stokado, pezo ne gravas. LFP jam estas sufiĉe malmultekosta kaj sekura. Malfacile venki je kosto. Solida-stato devus akiri VERE malmultekosta por konkuri ĉi tie.
Ĉu Vi Devas Atendu Solidan-Staton Antaŭ Aĉeti EV?
Mi estas demandata ĉi tion konstante. Ĉe festoj (bateriinĝenieroj iras al festoj bone), ĉe konferencoj, hazardaj parencoj en Fejsbuko.
Respondo: Ne. Ne atendu.
Se vi volas EV nun, aĉetu EV nun. Nunaj EV-oj estas vere bonaj! Modelo 3, Ioniq 5, F-150 Lightning, ĉiuj solidaj elektoj. Provita teknologio. Konata fidindeco.
Kiam ekzistas atingeblaj solid-EV-oj:
Vi jam veturis vian nunan EV dum 5+ jaroj
La tekniko ankoraŭ estos unua-generacio kun nekonataj problemoj
Ŝarga infrastrukturo estos eĉ pli bona
Uzitaj EV-prezoj eble kraŝis, kiu scias
Se vi planas aĉeti fine de 2027 aŭ 2028? TIAM eble atendu por vidi kio efektive estas liberigita. Sed ne haltigu vian vivon.
Teknologio ĉiam pliboniĝas. Ĉiam venos io pli bona "baldaŭ". Ne povas atendi eterne.
Mi atendis aĉeti 4K televidilon ĝis 2019. Ĉu vi scias, kio okazis? Ili fariĝis pli malmultekostaj kaj pli bonaj. Sed mi ankaŭ ne havis 4K televidilon dum 6 jaroj. Ĉu ĝi valoris? Sincere... ne. Devus ĵus aĉeti unu.
La Energidensaj Nombroj Estas Mensogoj (Ia)
Bone ne mensogoj. Sed misgvida.
Ĉiuj ĵetas ĉirkaŭe energidensajn nombrojn. "400 Wh/kg!" "500 Wh/kg!" "900 Wh/kg!"
Jen kion ili ne diras al vi:
Nunaj litio-ELOJ: 250-300 Wh/kg
Nunaj litio-jonaj PACKS: 150-200 Wh/kg
Vidu la diferencon? La pako inkluzivas envolvaĵon, malvarmigon, kablon, baterio-administradsistemojn. Kiel 30-40% de la pezo de la kuirilaro eĉ ne estas baterio.
Asertoj de solida-ĉelo: 400-500 Wh/kg
Solida-PACK realeco: Kiu scias? 250-350 Wh/kg eble?
Do kiam Toyota diras "duoble la energia denseco!" ili komparas plejbon-ĉelnumerojn kun aktualaj paknumeroj. Ne pomoj al pomoj.
Vera plibonigo ĉe la paka nivelo verŝajne estos 50-75%. Kio ankoraŭ estas bonega! Vere bonega! Sed ne la revolucia merkatado implicas.
Ankaŭ energia denseco ne estas ĉio. Potenca denseco gravas (kiom rapide vi malŝarĝas). Cikla vivo gravas. Agado de temperaturo. Kosto per kWh plej gravas por amasa adopto.
Baterio kiu kostas $ 2000/kWh kun 500 Wh/kg estas pli malbona ol baterio kiu kostas $ 100/kWh kun 250 Wh/kg. Por plej multaj aplikoj ĉiuokaze.
Miaj Faktaj Rekomendoj
Se vi estas kutima persono:Forgesu ke solida-stato ekzistas nuntempe. Aĉetu ĉion, kion vi bezonas per nuna teknologio. Ĝi funkcias bone.
Se vi aĉetas EV en 2025-2026:Aĉetu nun per nuna litio-jono. Ne atendu. La perfekta estonta EV ne venos sufiĉe baldaŭ.
Se vi estas investanto:Ĉi tio estas alta risko, alta rekompenco. Mi vetus je establitaj ludantoj (Samsung, Toyota, CATL) super noventreprenoj. Sed tio estas nur mi. Mi estas malfavora al risko-ĉar mi vidis tro multajn bateriajn startojn kraŝi kaj bruli. Laŭvorte en unu kazo.
Se vi estas inĝeniero:Eniru ĉi tiun kampon! Ĝi estas diable frustranta sed vere ekscita. Nur estu preta por malrapida progreso kaj multaj sakstratoj.
Se vi planas aĉeti en 2027-2028:Komencu atenti, kiu efektive liveras kontraŭ kiu nur faras anoncojn. Mia mono estas ĉe Samsung kaj eble Nissan.
Kion NE fari:Ne aĉetu "solida-ŝtataj kuirilaroj disponeblaj nun!" de skizaj retejoj. Ili mensogas. Se ĝi estas reala, ĝi estos en ĉefaj novaĵdistribuejoj kaj de ĉefaj fabrikantoj.
Ho kaj ankoraŭ unu afero: Se vi bezonas bateriojn NUN kaj volas ion inter regula litio-jono kaj la solida-stato revo? Rigardukuirilaroj de litio polimero. Ili ne estas solida-sed multe pli sekuraj ol norma li-jono, ne likas, kaj vi povas akiri ilin hodiaŭ. Uzite en tunoj da RC-aĵoj kaj kelkaj telefonoj. Ne revolucia sed efektive disponebla lol.
