Hvat er Solid-Statsbattarí?

Okey so er klokkan 11:47 ein týsdag og eg fór bara av einum uppringi við einum veitara í Shenzhen sum roynir at selja mær "kollveltandi fast-state battarí" sum eru absolutt, 100% IKKI solid {{4}state battarí. Hetta er triðju ferð hendan mánaðin. Eg eri troyttur. Men eisini? Hetta hendir altíð, tí eingin greiðir faktiskt frá, hvat hesi tingini eru.

So her fara vit. Takið kaffi. Ella øl. Eg dømi ikki.

Veruliga skjótt áðrenn vit byrja- mín bakgrund, tí fólk spyrja altíð: Eg havi verið og ruddað runt við battarítøkni síðani 2016, arbeitt fyri tvær fyritøkur, sum fóru konkurs (stuttligar tíðir), ráðførdar fyri tríggjar, sum enn eru á lívi (knapt), og í løtuni gera R&D fyri... ja eg skal nokk ikki siga men tú havi hoyrt um tey. Eg havi brent meg við litiumeldum tvær ferðir. Viðmæli ikki tað. 0/10 royndir.

Júst so. Títt telefonbattarí? Fartelda? Elbilur? Allir fingu vætu inni. Ikki sum vatn- og liquid, meira líkt... tjúkkur kemikaliuvæta. Vistfrøðilig elektrolytt. Ljóðar fancy men í grundini er tað eldfimt goo sum letur litiumjonir svimja aftur og fram millum tær positivu og negativu síðurnar.

Virkar fínt! Inntil tað ger tað ikki. Tá fær tað eld.

Eg havi enn eitt Samsung Galaxy Note 7 í mínari skriviborðsskuffu sum eg haldi sum áminning lmao. Ongantíð vendi tí aftur eftir afturkallingina. Tað er sum ein lítil eldvandapappírsvekt.

Solid-state battarí=at skifta tann vætuna út við eitt fast evni.

Tað er tað. Hatta er alt.

Tann fasti parturin kann vera:

Keramiskt (sum fancy glas men truplari at gera)

Polymerketur (hugsa ordiliga tætt plast men ikki ordiliga plast)

Sulfidsambond (hesin lukturin ROYND fyri tað, sum rotin egg tíðir túsund)

Oh og stuttligt fakta eg lærdi tann harða vegin - sum av hesum tilfari reagera við vætu í luftini. Eins og harðliga. Vit høvdu grad lesandi í 2019, sum legði eitt sulfidelektrolyttsýni eftir seg á beinkinum yvir nátt. Kom um morgunin eftir, alt hevði í grundini týnt. Luktaði sum deyði. Vit kundu ikki brúka tað laboratoriið í eina viku.

solid-state batteries

Dude eg havi hoyrt um fast{0}}state battarí síðani... 2015? 2014? Onkustaðni har um leiðir. Hvørt einasta ár: "Beint 3 ár afturat!"

Tað er vorðið ein meme í battarísamfelagnum. Eins og fusiónsmegi. Altíð 10 ár burtur.

Men okay har ERU veruligar orsøkir til at ansa eftir:

1. Teir (helst) fara ikki at spreingjast í andlitið á tær

Eingin væta=eingin kókandi væta=eingin trýstuppbygging=eingin bummi.

Eg meini, at tey KANN framvegis miseydnast. Eg havi sæð tað henda. Men ístaðin fyri ein eldbólt fært tú meira sum... hann steðgar upp at virka og blívur heitur. Nógv betri! Eg var vitni til, at ein solid{4}}state prototypa miseydnast undir royndunum í fjør og hon bólgnaði í grundini eitt sindur og doyði. Við flótandi litium-on mugu vit royna aftan fyri spreingingarskjøldur. Ymisk stemningur.

2. Meira orka í sama rúmi (meint)

Pástandirnir eru villir{0}}% meira? 100% meira? Hvør veit. Á pappírinum virkar støddfrøðin. Í veruleikanum? Vit síggja.

Toyota sigur altíð, at tey fara at hava 900 míl battarí í 2027 ella 2028 ella okkurt. Eg skal trúgva tí, tá eg bókstaviliga koyri bilin. Inntil tá er tað dampbúnaður.

3. Løðir skjótari (kanska)

Summir av keramisku elektrolytunum kunnu eftir øllum at døma handfara nógv meira streym uttan at niðurgera. So sum 10 minuttir fullar ákærur.

Havi eg sæð hetta arbeiðið á einum laboratorium? Ja, einaferð, á einum myntkyknubattaríi á stødd við mína thumbnail.

Havi eg sæð tað virka á einum car{0}}sized battaríi? Nei. Eingin hevur. Tað eru øll uppgerðardátur og smáar-}}skala royndir.

4. Heldur longri (hugsa vit)

Uttan flótandi niðurbróting skalt tú fáa fleiri løðingarringrásir. Vanlig litium-ion er gott til sum 500{{4}1000 súkklar alt eftir hvussu tú viðgerð tað. Solid-state skal klára seg betur.

Men her er tað tingið - vit ikki KEIT enn tí eingin hevur brúkt tey í 10 ár. Kann ikki royna langa-} og termin á einum laboratorium. Tú mást bara bíða og síggja.

Oh crap ja eg skal nokk greiða frá hvat er har úti nú. Mín ringa.

Vanligt Lithium-Ion (Hvat er í øllum)

Telefonin hjá tær, farteldan, nokk tín bilur um tað er elektriskt

Orka: ~250-300 Wh/kg (tað er watt-tímar fyri hvørt kilo, nerd eindir)

Bíligt at gera nú tí vit hava gjørt tað í allar ævir

Vil absolutt fáa eld, um tú punkterar tað ella yvirløðir tað

Eg haldi eina spann av sandi í mínum laboratorium bara fyri at vera við

LFP Battarí (Litiumjarnfosfat)

Tryggari, vil ikki ordiliga fáa eld, sjálvt um tú roynir

Minni orkutættleiki tho - umleið 160-180 Wh/kg

Haldir FYRRA sum 3000+ løðingar

Bíligari enn onnur litiumsløg

Hetta er tað sum er í grundmodellinum Tesla's nú haldi eg? Ikki sitera meg á tað

NMC/NCA (Tey dýru)

Nikkel mangankobolt ella Nickel Kobolt aluminium

Høg avrik, 250-280 Wh/kg

Brúkar kobolt sum... ja tað eru barnaarbeiði mál í Kongo, heilt annað ruðuleiki

dýrari

Betri framførsla tó ikki at lúgva

Solid-Stat (tann mytiska vernd)

CLAIMS 400-500 Wh/kg

Nógv nógv dýrari beint nú

Framleiðsla er í grundini svartgaldur á hesum sinni

Tryggari meint men eisini hava vit ikki nóg nógvar dátur

Hygg at eg eri skeptisk um tey flestu tingini men solid{0}}state hevur veruligar fyrimunir. Ikki fara at látast sum annað.

Trygdin er legit betri.

Eg havi persónliga roynt bæði sløgini. Við vanligum litium-ion hava vit andlitsskjøldur og hava eldsløkkingar allastaðni. Við solid{3}}state prototypum? Enn varliga men minni "hetta kundi spreingja" orkuna.

Í farna mánaði høvdu vit eina royndarkyknu stuttstreymsrás. Solid- siga ein bara fáa heitt og steðgaði upp at virka. Um tað hevði verið regluligt litium-on høvdu vit havt ein eld við vissu.

Stødd/vekt ting er veruligt UM tey levera.

400 Wh/kg í framleiðslu hevði verið veruliga kollveltandi. Títt EV battarí kundi viga helvtina so nógv fyri sama bili. ELLA somu vekt, tvífalda bilið.

Men tað er eitt stórt ÍF. Lab úrslitini týða ikki altíð til framleiðslu. Helviti, tey BRÚKATAGA ikki týða.

Hitaframførsla skal vera betri.

Solid elektrolytir virka við breiðari hitastøðum enn flótandi. Bilbattaríið í Chicago vetur á -20 stig F? Skal virka betur. Arizona summar við 120 stig F? Eisini betri.

Hóast stuttlig søga - sum keramiskar elektrolytir faktiskt mugu haldast WARM fyri at virka væl. So tú hevur brúk fyri einum hitara til battaríið. Hvat brúkar kraft. Slag av ósigri endamálinum lol.

Ongar dendritir.

Hetta er inni í baseball men hvat sum helst. Tá tú løðir litiumbattarí, kunnu smáir metalspíkar, sum kallast dendritir, vaksa frá eini elektrodu móti hinum. Kortini stinga tey ígjøgnum skilnaðarskipanina og stuttstreyms battaríið. Tað er soleiðis, at flestu litium-ion battaríini doyggja.

Solid elektrolyttar skulu forða fyri dendritum. Hart tilfar, kann ikki stinga ígjøgnum. Í teoriini.

Í roynd og veru? Eh. Vit hava sæð dendritir vaksa gjøgnum nakrar fastar elektrolytir. Tilfarsvísindi er hart.

solid-state batteries

Alright spenna upp orsakað av at hetta er har eg fari at pissa nøkur fólk av.

Tey virka næstan ikki beint nú.

Orsaka! Tað er satt! Flestu av teimum "gjøgnumbrotið" fasta{0}}state battaríini tú lesur um í tíðindaskrivum? Tey arbeiða í sum 10 cyklus. Kanska 50 um tú ert heppin. Í fullkomnum laboratoriumstøðum. Við júst 25 stigum . Við blíðum vindi av norðeystri.

Títt bilbattarí skal virka fyri 1000+ cyklus í Minnesota vetur og Texas summar og allastaðni millum. Vit eru ikki eingongd tætt enn í stødd.

Eg var á ráðstevnu í fjør (Battarí Symposium í Orlando, mars 2024) og sá eina framløgu frá einum startup, sum kravdi 500 cyklus. Fór í básin eftir. Spurdur um smálutir. Teir fingu ordiliga róligt ordiliga skjótt. Vísir seg at tær 500 ringrásirnar vóru við 0,1C løðingsprosenti við 4 tímum millum løðingar. Heilt nyttuleyst til veruligar forrit.

Framleiðsla er ein absolut marra.

Vit hava brúkt30+ ár at finna útav, hvussu tú gert litium-ion battarí bílig og álítandi. Verksmiðjurnar, útgerðin, góðskueftirlitið - tað er alt ringt inn.

Solid-state? Byrjað verður frá grundini.

Ymisk útgerð. Ymiskar tilgongdir. Ymiskir bilháttur. Alt er truplari.

Eg tosaði við ein stráka frá QuantumScape í farna mánaði (vit vóru bæði á flogvøllinum, hann hevði havt sum 3 øl, fingið prátandi) og hann segði, at teirra størsti trupulleiki ikki eisini er tøknin longur. Tað er at finna útav, hvussu tú gert 10.000 battarí, sum eru øll eins. Konsistensur í stødd er SO HARD.

Trupulleikin í nýtsluflatanum er at drepa øll.

Hetta er tøkniligt men týdningarmikið: har tann fasti elektrolytturin nertir við fastu elektroduna, fært tú mótstøðu. Tað er sum at royna at fara framvið streymi gjøgnum tvær grovar flatur, sum eru trýstar saman. Ikki flott samband.

Við flótandi elektrolyti fyllir vætan øll tey mikroskopisku holini. Perfekt samband allastaðni. Við fastri-on-solid? Ikki so nógv.

Fólk royna alt: serlig klæðir, leggja trýst á, hita upp, nýtt tilfar, offurløg, bufferøki. Einki riggar perfekt enn. Hvør loysn skapar nýggjar trupulleikar.

Tey spreingjast og tað er ordiliga ringt.

Keramiskar fastar elektrolyttar eru brotnar. Tá battaríini løða, bólgna tey eitt sindur. Útlát, tey minka. Ger hetta 1000 ferðir og tín keramikkur kann spreingjast.

Ein lítil sprekka=deyð battarí. Fuktin kemur inn, avrikisfall, spæla yvir.

Eg havi sæð vakrar fastar-state kyknur sum virkaðu perfekt í 50 cyklus, síðani spreingja, síðani steðga á at arbeiða. Hjartabrot. Og dýrt.

Polymerelektrolyttar spreingjast ikki eins lætt men teir hava nógv lægri ionleiðslu. Handla altíð-offs.

Kostnaðurin fær meg at gráta.

Verandi metingar seta fast-state battarí við 10{2}20x kostnaðin av vanligum litium-ion. Per kWh.

Ja kostnaður kemur niður við stødd. Tað gera tey altíð. Men vit tosa um útbygging og BILLIONAR í kapitalíløgum, áðrenn vit fáa kostað paritet.

4680 kyknurnar hjá Tesla kosta sum $100/kWh. Solid-state kann vera $1000/kWh beint nú. Kanska meira. Eingin gevur út verulig tøl orsakað av, at tey eru pínlig.

Oh man okay er ad verda ruddilegt thvi ad thad er eins og 50+ fyrirtækir segja ad thau eru "um ad kollvelta battarí" en lat mig fokusera a sem er reyndar ad gera hluti:

KvantaSkala- Helst tað longsta fram til bilforrit. Við at brúka keramikkskiljara. Stuðlað av VW og Bill Gates. Teirra partabræv fór frá umleið 130 til 10 dollarar. Ouch. Men tey arbeiða enn og hava víst nøkur ordilig kanningarúrslit. Tíðarlinjan heldur fram at renna tó sum er... ørkymlandi men eisini realistisk? Eg veit ikki, hvussu eg skal kenna seg erliga.

Solid Power- BMW og Ford stuðlað. Sulfidelektrolytt. Seinast eg hoyrdi, at tey enn høvdu framleiðslumál. Tíðarlinjan hjá teimum er eisini hálað. Tíðarlinjurnar hjá øllum renna. Tað er yndis tíðarítrivin hjá battaríídnaðinum.

Samsung SDI- Tey HAVA faktiskt fast-atera battarí í framleiðslu! Men smáar. Fyri slitsterkar lutir. Medisinsk tól. Hoyrslur (ja tað er eitt orð nú eftir øllum at døma). Bil{6}}serað tingini? Enn í menning. Tey siga 2027. Eg sigi 2029-2030 realistiskt.

Toyota- Oh drongur. Toyota hevur lovað solid-state battaríbrot síðani áðrenn eg byrjaði at arbeiða á hesum økinum. Tey skráseta fleiri patent enn nakar annar. Tey gera stórar fráboðanir á hvørjum ári. Og tó... ongar vørur.

Eg VILT trúgva teimum. Tey eru Toyota. Tey kenna framleiðslu. Men lumpa meg einaferð, skomm á teg. Føla meg 47 ferðir...

Teir søgdu 2025, tá 2027, nú tað er 2027-2028. Eg skal seta pengar á 2030 í minsta lagi.

Nissan- At vera róligari um tað, sum eg faktiskt virði. Sig, at tey fáa royndarframleiðslu í 2024-2025. Meira realistisk tíðarlinja enn sum onnur. Arbeiða saman við NASA við onkrum tingum haldi eg? Ikki sitera meg.

CATL- kinesiska fyritøkan, heimsins størsti battaríframleiðari. Tá tey flyta, leggja øll til merkis. Tey arbeiða við solid{3}}state men at vera SERA konservativur við spádómum. Soleiðis ger eg, at eg havi álit á teimum meira faktiskt. Tey kenna framleiðslustiga. Tey vita, hvat er ringt.

StoreDot- ísraelska uppstartsup, ekstremt skjótt løðifokus. Kult demo. Skala er spurningurin. Altíð spurningurin.

Har er eisini Factorial Orka, ProLogium, joniskt tilfar, Sakuu, Blástreymur, Ilika... bókstaviliga dusintals fleiri. Tey flestu fara at miseydnast. Soleiðis riggar tað bara. Battarísstartups hava sum 5% eydnustig.

Stutt svar:Nei.

Longri svar:Enn nei, um tú ikki keypir ein prototypu EV fyri $500k+ ella okkurt lítið serbattarí til medisinska útgerð.

Enn longri svar:Samsung hevur nøkur solid-state battarí at fáa men tey eru dýr og smá. Vit tosa sum myntkyknustødd. Ikki gagnligt til flestu forrit.

Fyrstu veruligu brúkaravørurnar við fast{0}}state verða nokk:

Premium snildfonir- Samsung ella Apple vil hava rósandi rættindi. "Fyrst fast-state battarítelefon!" Flott marknaðarføring. Helst 2026-2027.

Avmarkaðir framleiðslu EVs- Sum luksusmerki fer at gera 500 eindir við solidum-state battaríum. Kostnaður $200k. Prógva tøknina verk. 2027-2028.

Há{0}}end e- súkklar/skjúttar- Smærri battarí ger tað meira búskaparliga gjørligt. 2026?

Massamarknaður? Maður eg veit ikki. 2030 í fyrsta lagi. Kanska 2032-2035 at vera tryggur. Og sjálvt tá "massamarknaðurin" kann merkja "valfrí uppgradering fyri $10k."

Eg eri nokk at vera svárur. Men eg havi verið skuffaður ov nógvar ferðir.

Beint nú? PowerPoint framløgur mest.

Men seriøst:

Elbilar- Hetta er tað, sum øll hugsa um. 500+ míl, 10 minuttir løðing, lættari, tryggari. Hevði veruliga broytt EV marknaðin. UM tað hendir.

Telefonir og farteldur- Ímynda tær telefonina, sum varir 2 fullar dagar við tungum brúki. Ella at vera helvtin av tjúktini. Ella ongantíð at hava Samsung Note 7 støður aftur. Hatta er dreymurin.

Læknaílegur- Hetta er har sum so fast-state battarí eru ALLEADY brúkt! Hjartasmiðir hava brúk fyri battaríum, sum 100% ikki fara at miseydnast ella leka inni í kroppinum. Solid-state er perfekt til hetta. Lítið battarí, nýtist ikki at vera bíligt, trygdin er alt.

Dronur/Flogføring- El-flogfør hava brúk fyri hægsta orkutættleika sum gjørligt. Hvørt gramm hevur týdning. Solid-state kundi gjørt el-flogferðsluna faktiskt livandi handan smáar dronur.

Grid Goymsla- Kanska? Men erliga fyri støðuga goymslu, hevur vekt ikki týdning. LFP er longu nóg bíligt og trygt. Ringt at sláa á kostnað. Solid-state hevði tørv á at fingið ORDILIGA bíligt at kappast her.

Eg fái spurt hetta støðugt. Hjá veitslum (battaríverkfrøðingar fara í veitslur okay), á ráðstevnum, tilvildarlig avvarðandi á Facebook.

Svar: Nei. Bíða ikki.

Ynskir tú ein EV nú, so keyp ein EV nú. Núverandi EV'arar eru ordiliga góðir! Model 3, Ioniq 5, F-150 Lightning, øll solid val. Prógvað tøkni. Kend álítandi.

Tá bíligt fast-state EV eru til:

Tú hevur koyrt tín núverandi EV fyri 5+ ár longu

Tøknin verður framvegis fyrst- generatión við ókendum málum

Løðing infrakervið verður enn betri

Brúktir EV prísir høvdu kanska datt niður hvør veit

Um tú ætlar tær at keypa seinast í 2027 ella 2028? SO kanska bíða kanska eftir at síggja, hvat faktiskt verður slept. Men set ikki lívið í bíðistøðu.

Tøknin batnar altíð. Tað er altíð okkurt betri, sum kemur "skjótt". Kann ikki bíða í allar ævir.

Eg bíðaði við at keypa eitt 4K sjónvarp til 2019. Vita hvat hendi? Tey blivu bíligari og betri. Men eg hevði heldur ikki 4K sjónvarp í 6 ár. Var tað tað vert? Erliga... nei. Skuldi bara keypt ein.

solid-state batteries

Okey ikki lygnir. Men villeiðandi.

Øll henda um orkutættleikanummur. "400 Wh/kg!" "500 Wh/kg!" "900 Wh/kg!"

Her er tað, tey ikki siga tær:

Núverandi litium-ion KELS: 250-300 Wh/kg
Núverandi litium-on PAKKAR: 150-200 Wh/kg

Síggja tit munin? Í pakkanum er høli, køling, leiðslur, battarístýringarskipanir. Eins og 30-40% av battarípakkavektini er ikki eingongd battarí.

Solid{0}}state CELL sigur: 400-500 Wh/kg
Solid{0}}state PAKK veruleiki: Hvør veit? 250-350 Wh/kg kanska?

So tá Toyota sigur "tvær ferðir orkutættleikan!" tey samanbera bestu-case-kyknunummur við núverandi pakkanummur. Ikki epli til epli.

Verulig bati á pakkastiginum verður helst 50-75%. Hvat er enn flott! Ordiliga flott! Men ikki kollveltingarmarknaðarføringin inniber.

Eisini er orkutættleikin ikki alt. Valdstættleikin hevur týdning (hvussu skjótt tú útløðir). Súkklulívið hevur týdning. Hitaframførsla. Kostnaður fyri kWh hevur størstan týdning fyri hópsamtykt.

Eitt battarí sum kostar $2000/kWh við 500 Wh/kg er verri enn eitt battarí sum kostar $100/kWh við 250 Wh/kg. Fyri flestu forrit allíkavæl.

Ert tú ein vanligur persónur:Gloym fast-state er til fyribils. Keyp tað, sum tú hevur brúk fyri við núverandi tøkni. Tað riggar fínt.

Um tú keypir ein EV í 2025-2026:Keyp nú við núverandi litium-ion. Bíða ikki. Tann perfekti framtíðar EV kemur ikki nóg skjótt.

Ert tú íleggjari:Hetta er stórur váði, høgur løn. Eg hevði satsað uppá etableraðar leikarar (Samsung, Toyota, CATL) yvir startups. Men tað er bara eg. Eg eri risikerur-averse tí eg havi sæð ov nógvar battarístartups krasja og brenna. Bokstaviliga í einum føri.

Ert tú verkfrøðingur:Kom inn á hetta økið! Tað er frustrerandi sum helviti men ordiliga spennandi. Ver bara fyrireikaður til seina framgongd og nógvar blindvegir.

Um tú ætlar tær at keypa í 2027-2028:Byrja at geva gætur eftir, hvør faktiskt leverar mótvegis, sum bara ger fráboðanir. Mínir pengar eru á Samsung og kanska Nissan.

Hvat IKKI skal gera:Keyp ikki "fast-state battarí at fáa nú!" frá skemtiligum heimasíðum. Tey lúgva. Um tað er veruligt, so verður tað í stórum tíðindastovum og frá stórum framleiðarum.

Oh og eitt afturat: Um tú hevur brúk fyri battaríum NÚ og vilt hava okkurt millum vanliga litium-ion og fasta{1}}state dreymin? Hygg inn álitiumpolymerbattarí. Teir eru ikki solidir-atat men nógv tryggari enn vanlig li{{2}on, ikki leka, og tú kanst fáa tey í dag. Brúkt í tonsum av RC tingum og nøkrum telefonum. Ikki kollveltandi men faktiskt tøkt lol.