Hvat er fast-battarí?

Okey svo er klukkan 23:47 a thridjudag og eg fekk bara af hringi vid veitara i Shenzhen sem er ad reyna ad selja mer "kollveltandi solid-state battarí" sem eru alveg, 100% IKKI fast-state battarí. Hetta er triðju ferð í hesum mánaðinum. Eg eri troyttur. Men eisini? Hetta heldur fram, tí eingin greiðir faktiskt frá, hvat hesi tingini eru.

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

Ordiliga skjótt áðrenn vit byrja- mín bakgrund síðani fólk altíð spyrja: Eg havi ruddað runt við battarítøkni síðani 2016, arbeitt fyri tvær fyritøkur sum fóru konkurs (stuttligar tíðir), ráðført fyri tríggjar sum enn eru á lívi (knapt), og í løtuni geri R&D fyri... ja eg skal nokk ikki siga men tú hevur hoyrt um tær. Eg havi brent meg við litium eldum tvær ferðir. Viðmæli ikki. 0/10 uppliving.

Júst so. Títt telefonbattarí? Fartelda? Elbilur? Øll fingu flótandi inni. Ikki sum vatn-væta, meira sum... tjúkkur kemiskur væta. Livrunnið elektrolytt. Ljóðar fancy men í grundini er tað eldfimt goo sum letur litiumjonir svimja aftur og fram millum positivu og negativu síðuna.

Riggar fínt! Inntil tað ikki ger. Tá kemur eldur í tað.

Eg havi enn ein Samsung Galaxy Note 7 í mínari skriviborðsskuffu sum eg goymi sum áminning lmao. Tendraði ongantíð aftur eftir afturkallingina. Tað er sum ein lítil eldvanda pappírsvekt.

Fast-battarí=sum skiftir vætuna út við eitt fast battarí.

Tað er tað. Hatta er tað heila.

Tann fasti parturin kann vera:

Keramiskt ting (sum flott glas men truplari at gera)

Polymerketur (hugsi ordiliga tætt plast men ikki ordiliga plast)

Sulfid-sambond (hesi lukta ÓGVUSLIGA fyri tað, sum rotin egg ferðir túsund)

Oh og stuttligt fakta eg lærdi tann harða mátan - summi av hesum tilfari reagerar við vætu í luftini. Eins og harðliga. Vit høvdu ein grad student í 2019, sum legði eitt sulfidelektrolyttsýni eftir seg á beinkinum yvir nátt. Kom inn morgunin eftir, alt hevði í grundini týnt. Luktaði sum deyði. Vit kundu ikki brúka hasa rannsóknarstovuna í eina viku.

solid-state batteries

Dude, eg havi hoyrt um fast-battarí síðani... 2015? 2014? Onkustaðni har um leiðir. Hvørt einasta ár: "Bara 3 ár afturat!"

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

Men okay, tað ERU faktiskar orsøkir til at ansa eftir:

1. Tey (helst) fara ikki at bresta í andlitið á tær

Eingin væta=eingin kókandi væta=eingin trýst uppsamling=eingin bommi.

Eg meini tey KUNNU enn miseydnast. Eg havi sæð tað henda. Men ístaðin fyri ein eldbólt fært tú meira sum... hann steðgar upp og gerst heitur. Nógv betri! Eg var vitni til, at ein solid-state prototypa miseydnaðist undir royndum í fjør og hon bólgnaði í grundini bara eitt sindur upp og doyði. Við flótandi litium-ion mugu vit royna aftanfyri spreingiskjøldrar. Ymisk stemningur.

2. Meira orka í sama rúmi (meint)

Eru pástandirnir villir. 50% meira? 100% meira? Hvør veit. Á pappírinum riggar støddfrøðin. Í veruleikanum? Vit fáa at síggja.

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

3. Løðir skjótari (kanska)

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

Havi eg sæð hetta arbeiðið á kanningarstovu? Ja, einaferð, á einum myntfrumubattaríi á stødd við mína tummilmynd.

Havi eg sæð tað virka á einum battarí í bil-stødd? Nei. Eingin hevur. Tað eru alt uppgerðardátur og smáar-skala royndir.

4. Heldur longri (vit halda)

Uttan at væta brotnar niður skalt tú fáa fleiri løðingarringrásir. Vanlig litium-ion er góð til sum 500-1000 ringrásir alt eftir hvussu tú viðgerð tað. Fast tilstandur skal klára seg betur.

Men her er tað - vit faktiskt ikki VITA enn tí eingin hevur brúkt tey í 10 ár. Kann ikki royna langtíðarálítandi á kanningarstovu. Tú mást bara bíða og síggja.

Oh crap yeah eg skal nokk forklára hvat er har úti nú. Mín ringa.

Vanlig litium-ion (hvat er í øllum)

Tín telefon, fartelda, nokk tín bilur um hann er el-drivin

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

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

Fer absolutt at fáa eld um tú punkterar tað ella yvirløðir tað

Eg havi eina spann av sandi í mínari rannsóknarstovu bara fyri at vera við.

LFP battarí (litiumjarnfosfat)

Tryggari, kemur ikki ordiliga eldur, sjálvt um tú roynir

Minni orkutættleiki tó - umleið 160-180 Wh/kg

Heldur í ÆVI sum 3000+ løðingar

Bíligari enn onnur litiumsløg

Hetta er tað sum er í grundmodellinum hjá Tesla nú haldi eg? Ikki sitera meg um hatta

NMC/NCA (Tey dýru)

Nikkel Mangan Kobolt ella Nikkel Kobolt Aluminium .

Høg avrikið, 250-280 Vt/kg

Brúkar kobolt sum... ja tað eru barnaarbeiðsmál í Kongo, heilt annað rumbul

Dýrari

Betri avrikið tó ikki lúgva

Fastur-tilstandur (Mytiska veran)

KRAV 400-500 Vt/kg

Veg veg veg dýrari beint nú

Framleiðsla er í grundini svartur galdur á hesum sinni.

Tryggari helst men eisini hava vit ikki nóg nógvar dátur

Hygg eg eri skeptisk um tað mesta men solid-state hevur veruligar fyrimunir. Ikki fari at gera sum um annað.

Trygdin er legit betri.

Eg havi persónliga roynt bæði sløgini. Við vanligum litium-ion hava vit andlitsverju og hava eldsløkkjarar allastaðni. Við fast-prototypum? Enn varin men minni "hetta kann bresta" orku.

Í síðsta mánaði høvdu vit ein royndarkyknu stuttstreym. Solid-state ein bleiv bara heitur og steðgaði upp at virka. Um tað hevði verið vanlig litium-ion høvdu vit havt eld heilt sikkurt.

Stødd/vekt ting er veruligt UM tey levera.

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

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

Hitaavrikið skal vera betri.

Fastar elektrolyttar virka við breiðari hitastøðum enn flótandi. Bilbattaríið hjá tær í Chicago vetur við -20 stigum F? Skal virka betur. Arizona summar við 120 stigum F? Eisini betri.

Hóast stuttlig søga - nøkur keramisk elektrolytt faktiskt mugu haldast HEIT fyri at virka væl. So tú hevur brúk fyri einum hitara til battaríið. Hvør brúkar vald. Slag av sigur endamálið lol.

Ongar tannbløðrur.

Hetta er inni í baseball men hvat sum helst. Tá tú løðir litiumbattarí, kunnu smáir metalpíkar, sum kallast dendritir, vaksa frá eini elektrodu móti hinari. Kortini stinga tey ígjøgnum skiljaran og stuttstreymsløða battaríið. Tað er soleiðis, at flestu litium-ion battarí doyggja.

Fastar 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 elektrolyttar. Tilfarsvísindi er ringt.

solid-state batteries

Okey spenn upp tí hetta er har eg skal pissa nøkur fólk av.

Tey arbeiða nóg illa beint nú.

Orsaka! Tað er satt! Flestu av teimum "gjøgnumbrots" solid-state battaríunum tú lesur um í tíðindaskrivum? Tey arbeiða í einar 10 ringrásir. Kanska 50 um tú ert heppin. Í fullkomnum laboratoriuumstøðum. Við júst 25 stigum . Við mildum vindi av útnyrðingi.

Bilbattaríið skal virka í 1000+ ringrásir í Minnesota vetur og Texas summar og allastaðni ímillum. Vit eru ikki so mikið sum nær við støddina enn.

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

Framleiðsla er ein absolut marra.

Vit hava brúkt 30+ ár uppá at finna útav, hvussu vit gera litium-ion battarí bílig og álítandi. Verksmiðjurnar, útgerðin, góðskueftirlitið - tað er alt ringt inn.

Fastur-tilstandur? Byrjað verður frá grundini.

Ymisk útgerð. Ymiskar tilgongdir. Ymiskir feilháttir. Alt er torførari.

Eg taladi vid strak fra QuantumScape i sidustu manudi (vid vorum bædi a flugvallarbar, hann hafdi fengid eins og 3 bjor, vard pjallvandi) og hann sagdi ad stærsti trupulleiki teirra vaeri ekki einu sinni tøknin lengur. Tað er at finna útav, hvussu man ger 10.000 battarí, sum øll eru eins. Konsistensur á stødd er SO HARÐUR.

Trupulleikin við nýtsluflatuni er at drepa øll.

Hetta er tekniskt men týdningarmikið: har fasti elektrolytturin nertir við fastu elektroduna, fært tú mótstøðu. Tað er sum at royna at koyra streym ígjøgnum tvær grovar flatur, sum eru trýstar saman. Ikki stórt samband.

Við flótandi elektrolyti fyllir vætan øll tey mikroskopisku holini. Fullkomin samband allastaðni. Við fast-á-fast? Ikki so nógv.

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

Tey spreingjast og tað er ordiliga ringt.

Keramisk fast elektrolytt er brotið. Tá battaríini løða, bólgna tey eitt sindur. Útlát, tey minka. Ger hetta 1000 ferðir og títt keramikk kann spreingjast.

Ein lítil sprekka=deytt battarí. Væta kemur inn, avrikið fellur, dystur er liðugur.

Eg havi sæð vakrar solid-state cells sum virkaðu perfekt í 50 cyklus, so spreingjast, so steðga á at virka. Hjartaskerandi. Og dýrt.

Polymer elektrolyttar spreingjast ikki líka lætt men tær hava nógv lægri ionleiðslu. Altíð byta-avrokningar.

Kostnaðurin fær meg at gráta.

Verandi metingar seta fast-battarí til 10-20x kostnaðin av vanligum litium-ion. Fyri hvørt kWh.

Ja kostnaðurin kemur niður við stødd. Tað gera tey altíð. Men vit tosa um ÁR av menning og MILLIARDIR í kapitalíløgum áðrenn vit koma til kostnaðarparitet.

Tey 4680 kyknurnar hjá Tesla kosta sum 100 dollarar/kWh. Fastur-tilstandur kann vera $1000/kWh beint nú. Kanska fleiri. Eingin gevur út verulig tøl, tí tey eru pínlig.

Oh man okay hetta verður ruddiligt tí tað eru sum 50+ fyritøkur sum siga seg "um at kollvelta battarí" men lat meg fokusera á hvør faktiskt ger ting:

Kvantumlandslag- Helst tað longsta framvið til bilforrit. Við at brúka keramiskan skiljara. Stuðlað av VW og Bill Gates. Virðisbrævið hjá teimum fór úr umleið 130 dollarum til 10 dollarar. Út. Men tey arbeiða enn og hava víst nøkur ordilig kanningarúrslit. Tíðarlinjan heldur fram at renna tó sum er... umráðandi men eisini realistiskt? Eg veit ikki, hvussu eg skal kenna meg um tey erliga.

Fast kraft- BMW og Ford stuðlaðu. Svávul-elektrolytt. Seinast hoyrdi eg, at tey enn høvdu framleiðslumál. Tíðarlinja teirra er eisini farin. Tíðarlinjurnar hjá øllum renna. Tað er yndistíðarítrivið hjá battaríídnaðinum.

Samsung SDI- Tey HAVA faktiskt fast-battarí í framleiðslu! Men smáar. Til slitsterkar lutir. Medisinsk tól. Hearables (ja tað er eitt orð nú eftir øllum at døma). Bilurin-stødd? Enn í menning. Tey siga 2027. Eg sigi 2029-2030 veruliga.

Toyta- Á drongur. Toyota hevur lovað solid-state battarí gjøgnumbrot 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 VIL trúgva teimum. Tey eru Toyota. Tey duga framleiðslu. Men lumpa meg einaferð, skomm á teg. Lumpa meg 47 ferðir...

Teir søgdu 2025, so 2027, nú er tað 2027-2028. Eg skal seta pengar á 2030 minstamark.

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

CATL- Kinesisk fyritøka, heimsins størsti battaríframleiðari. Tá tey flyta, leggja øll til merkis. Teir arbeiða við solid-stati men eru SERA konservativir við spádómum. Soleiðis at eg havi meira álit á teimum faktiskt. Tey kenna framleiðslustødd. Tey vita, hvat er ringt.

Goymslupunkt- Ísraelsk uppstart, ógvuliga skjótt løðing fokus. Kul demo. Skala er spurningurin. Altíð spurningurin.

Har er eisini Faktororka, ProLogium, Iontilfar, Sakuu, Bláur Streymur, Ilika... bókstaviliga fleiri dusintals. Tey flestu fara at miseydnast. Soleiðis virkar tað bara. Battarístartups hava sum 5% eydnustig.

Stutt svar:Nei.

Longri svar:Enn nei, uttan so at tú keypir eina prototypu EV fyri $500k+ ella okkurt lítið serbattarí til medisinska útgerð.

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

Fyrstu veruligu brúkaravørurnar við fast-tilstandi verða helst:

Premium snildfonir- Samsung ella Apple vilja hava rættindi at rósa sær. "Fyrsta fast-battarítelefonin!" Flott marknaðarføring. Helst 2026-2027.

Avmarkað framleiðsla av elbilum- Sum luksusmerki fer at gera 500 eindir við fast-battaríum. Kostnaður $200k. Prógva, at tøknin virkar. 2027-2028.

Hægsta -e-súkklur/vespur- Minni battarí ger tað meira búskaparliga gjørligt. 2026?

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

Eg eri helst svartskygdur. Men eg havi verið skuffaður ov nógvar ferðir.

Beint nú? PowerPoint framløgur mest.

Men álvaratos:

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

Telefonir og farteldur- Ímynda tær, at telefonin heldur 2 heilar dagar við nógvari nýtslu. Ella at vera helvtin av tjúktini. Ella ongantíð at hava Samsung Note 7 støður aftur. Hatta er dreymurin.

Medisinskar ílegur- Her eru nøkur fast-battarí LONGU brúkt! Hjartastartarar hava brúk fyri battaríum, sum 100% ikki fara at bresta ella leka inni í kroppinum. Fastur-tilstandur er perfektur til hetta. Lítið battarí, nýtist ikki at vera bíligt, trygdin er alt.

Dronur/Flogferðsla- Elflogfør hava brúk fyri hægsta orkutættleika sum gjørligt. Hvørt gramm hevur týdning. Solid-state kundi gjørt el-flogferðsluna faktiskt skilagóða handan smáar dronur.

Netgoymsla- Kanska? Men erliga fyri stationera goymslu, so hevur vekt ikki týdning. LFP er longu nóg bíligt og trygt. Ringt at sláa á kostnaði. Solid-state hevði brúk fyri at fingið ORDILIGA bíligt fyri at kappast her.

Hetta fái eg støðugt spurt. Á veitslum (battaríverkfrøðingar fara í veitslur okay), á ráðstevnum, tilvildarlig avvarðandi á Facebook.

Svar: Nei. Bíða ikki.

Ynskir tú ein el nú, so keyp ein el nú. Núverandi elbilar eru ordiliga góðir! Model 3, Ioniq 5, F-150 Elding, øll solid val. Ásannað tøkni. Kendur álítandi.

Tá bíligir fastar-elbilar eru til:

Tú hevur koyrt tín núverandi elbil í 5+ ár longu

Tøknin verður framvegis fyrsta-ættarlið við ókendum málum

Løðinfrakervið verður enn betri

Prísirnir á brúktum elbilum hava kanska gingið niður hvør veit

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

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

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

solid-state batteries

Okey ikki lygnir. Men villeiðandi.

Øll kasta um orkutættleikatøl. "400 Vt/kg!" "500 Vt/kg!" "900 Vt/kg!"

Her er tað, sum tey ikki siga tær:

Núverandi litium-jonfrumur: 250-300 Vt/kg
Núverandi litium-jonpakkar: 150-200 Vt/kg

Sært tú munin? Í pakkanum eru høli, køling, leiðslur, battarístýringarskipanir. Eins og 30-40% av battarívektini er ikki eingongd battarí.

Fastur-tilstandur CELL krav: 400-500 Vt/kg
Fastur-tilstandur PAKKA veruleiki: Hvør veit? 250-350 Hv/kg kanska?

So tá Toyota sigur "tvífalt orkutættleikan!" teir samanbera best-case cellunummur við núverandi pakkanummur. Ikki epli til epli.

Verulig bati á pakkastigi verður helst 50-75%. Hvat er enn flott! Ordiliga flott! Men ikki tann kollveltingin, sum marknaðarføringin inniber.

Eisini orkutættleiki er ikki alt. Effekttættleiki hevur týdning (hvussu skjótt tú løðir). Súkklulívið hevur týdning. Hitaavrikið. Kostnaður fyri kWh hevur størstan týdning fyri hópnýtslu.

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 umsóknir allíkavæl.

Um tú ert ein vanligur persónur:Gloym at fastur-statur er til fyribils. Keyp tað, sum tú hevur brúk fyri við núverandi tøkni. Tað riggar fínt.

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

Ert tú íleggjari:Hetta er høgur váði, høg løn. Eg vildi satsa uppá etableraðar aktørar (Samsung, Toyota, CATL) fram um nýstovnaðar fyritøkur. Men tað eri bara eg. Eg eri váða-averse tí eg havi sæð ov nógvar battarístartups sláa og brenna. Bokstaviliga í einum føri.

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

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

Hvat IKKI skal gerast:Keyp ikki "fast-battarí, sum eru tøk nú!" frá skemtiligum heimasíðum. Tey lúgva. Um tað er veruligt, so verður tað í stórum tíðindamiðlum og frá stórum framleiðarum.

Oh og eitt afturat: Um tú hevur brúk fyri battaríum NÚ og ynskir okkurt millum vanliga litium-ion og fasta-state dreymin? Hygg inn álitiumflymerbattarí. Tey eru ikki solid-state men nógv tryggari enn vanlig li-ion, ikki leka, og tú kanst fáa tey í dag. Brúkt í tonsum av RC tingum og sum telefonir. Ikki kollveltandi men faktiskt tøkt lol.