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Una necessità costosa
Ma gli elettroliti a stato solido sono costosi da produrre. Come mi ha detto il Dr. Lorenzo Grande, analista tecnologico presso IDTechEx, che presenterà un webinar sulla tecnologia delle batterie a stato solido il 25 ottobre (dettagli qui se si desidera ascoltare), il "costo per metro quadrato aumenta esponenzialmente con il dimensione della batteria che si desidera produrre. "
Il costo per metro quadrato aumenta esponenzialmente con la dimensione della batteria.
Il costo per una batteria a film sottile potrebbe essere $ 20-30 per un piccolo RFID, ma il costo sarebbe proibitivo a livello di batteria dello smartphone. A quella scala, un'alternativa a stato solido potrebbe costare migliaia di dollari per una singola batteria.
Questo è chiaramente un ostacolo alle principali applicazioni dell'elettronica di consumo. Ma come ha sottolineato il Dr. Grande, riferendosi agli eventi attuali:
Le batterie agli ioni di litio come le conosciamo contengono elettroliti infiammabili. Questi elettroliti sono in genere costituiti da sostanze organiche o sostanze chimiche che sono altamente infiammabili.
Quando consideriamo la sostituzione di questi elettroliti con una controparte solida, il vantaggio immediato è il passaggio da un liquido infiammabile a qualcosa di solido che non è infiammabile o è molto meno infiammabile e quindi più sicuro per l'utente.
Il motivo per cui tutti usano elettroliti liquidi è perché gli elettroliti solidi non sono ancora completamente sviluppati o sono ancora troppo costosi per essere prodotti su larga scala.
Detto questo, è chiaro che le batterie a stato solido hanno davanti a sé un grande futuro nell'elettronica di consumo, purché possiamo ridurre i costi di produzione. Anche se è ancora il gioco di chiunque, il Dr. Grande pensa che un'azienda come Samsung, che ha recentemente subito un danno immenso alla sua reputazione di sicurezza, potrebbe essere tra le prime ad annunciare una batteria a stato solido in uno smartphone, anche se costa loro soldi per farlo.
Dove Siamo
Come mi ha detto il Dr. Grande, la maggior parte delle aziende che fanno notizia nel mondo della tecnologia delle batterie a stato solido e alternativo (come Enevate, che ha una batteria al litio agli ioni di litio che uscirà ogni giorno ora), tendono ad essere le piccole startup che ho bisogno della pubblicità. Eppure, anche Enevate è aperto sui costi associati alle alternative a ciò che abbiamo ora, ammettendo che le prestazioni si riducono con il prezzo, quindi una batteria ad alte prestazioni ha ancora un costo relativamente elevato.
Ma quanto sia avanzata la ricerca sugli elettroliti a stato solido in grandi aziende come Samsung e LG, che producono sia batterie che elettronica di consumo, è molto più difficile da misurare. Ciò che gli attuali leader di mercato nella tecnologia delle batterie mobili hanno raggiunto a porte chiuse potrebbe essere molto avanzato, ma per motivi competitivi non lo pubblicizzano.
Nei prossimi anni, gli elettroliti a base liquida nelle batterie agli ioni di litio saranno un ricordo del passato.
Tuttavia, un ricercatore come il Dr. Grande crede fermamente che nei prossimi anni, gli elettroliti a base liquida nelle batterie agli ioni di litio saranno un ricordo del passato: “Il mercato delle batterie a stato solido è pronto per essere un punto di svolta nel campo . La società che riesce a catturare la catena del valore dietro le batterie a stato solido genererà un rimpasto dei principali attori del mercato ".
Naturalmente, le compagnie di batterie asiatiche hanno un forte interesse a mantenere il proprio dominio, ma recentemente ci sono stati molti interessi e investimenti negli Stati Uniti e in Europa. A seconda di chi definisce la tecnologia dominante e di chi riesce a farlo in modo competitivo in termini di costi, gli attuali leader di mercato potrebbero perdere una parte significativa della loro quota di mercato in batterie a stato solido in futuro.
Gli attuali leader di mercato potrebbero perdere una quantità significativa della loro quota di mercato a batterie a stato solido.
La ragione per cui le cose sono così mal definite in questo momento sono perché ci sono circa otto diverse categorie di elettroliti a stato solido che potrebbero essere utilizzate nell'elettronica mobile. Ogni formulazione di elettroliti ha diversi vantaggi, il che significa che ogni tipo sarà più o meno applicabile a un mercato a seconda delle sue priorità specifiche.
Vantaggi dello stato solido
Una maggiore sicurezza, combinata con una maggiore durata e capacità più elevate rendono un passo di vendita piuttosto convincente.
Quindi quali sono i principali vantaggi delle batterie a stato solido? La sicurezza è alta tra loro, con elettroliti a stato solido non solo meno infiammabili ma anche più stabili e meno soggetti alla fuga termica che provoca esplosioni della batteria.
Ma gli elettroliti a stato solido sono anche meno reattivi di quelli liquidi, quindi possono durare molto più a lungo. Le batterie a stato solido consentono anche di aumentare la densità di energia, "fino a due volte i valori attuali se queste batterie hanno anche l'anodo di grafite sostituito con un anodo di litio metallico". Una maggiore sicurezza, combinata con una maggiore durata e capacità più elevate rendono un passo di vendita piuttosto convincente.
Ma il modo in cui i produttori sceglieranno di distribuire batterie a stato solido è un'idea di chiunque. I produttori possono scegliere di mantenere le dimensioni fisiche di una batteria delle stesse dimensioni di oggi, con una maggiore durata della batteria come vantaggio. Oppure possono scegliere di ridurre le dimensioni complessive della batteria mantenendo la durata della batteria "tutto il giorno" a cui siamo abituati.
Potrebbe sembrare una scelta ovvia: chi non opta per un telefono commercializzato con una durata della batteria di 2-3 giorni? - ma ricorda che le batterie a stato solido sono costose da produrre.
È più probabile che vengano introdotte prima batterie a stato solido più piccole con una durata della batteria simile a quella che stavano ottenendo ora.
Ciò significa che è più probabile che vengano introdotte prima batterie a stato solido più piccole con una durata della batteria simile a quella che stiamo ottenendo dagli elettroliti a base di liquidi esistenti. Almeno fino a quando non sarà possibile ridurre i costi di produzione degli elettroliti a stato solido.
Quando arriverà?
Quindi, quando possiamo aspettarci che subentrino le batterie allo stato solido? Secondo il Dr. Grande, l'industria automobilistica è il gioco finale. Ciò significa che l'industria automobilistica dovrà attendere più a lungo a causa dei suoi severi requisiti di sicurezza. Ciò significa che ci si può aspettare che altri campi vedano le batterie a stato solido installate molto prima.
Questa tecnologia non sarà abbastanza matura per il mercato della telefonia mobile per altri 4-5 anni.
"Il mercato dei droni è per molti versi un passo iniziale per la prossima generazione di batterie a stato solido", afferma il Dr. Grande, "e ciò avverrà già nel 2017. Il secondo mercato sarebbe costituito da dispositivi indossabili e quindi da elettronica di consumo più grande come gli smartphone . Ma questa tecnologia non sarà abbastanza matura per il mercato della telefonia mobile per altri 4-5 anni ".
Anche con questo lasso di tempo piuttosto familiare, gli elettroliti a stato solido nelle batterie - o un'altra nuova tecnologia della batteria - sono attesi da tempo: “Lo ione litio si sta avvicinando ai suoi limiti tecnici e l'elettrolita liquido è uno dei motivi di ciò. Una volta abilitati gli elettroliti a stato solido nel mercato dei droni e nel mercato dell'elettronica di consumo, ogni azienda vedrà i vantaggi aggiuntivi dell'utilizzo di questa tecnologia per produrre batterie migliori.
Parola finale
Come sempre, il problema è il costo e l'adozione di massa. I costi di investimento iniziali sono ancora elevati e stiamo ancora aspettando che venga definito il modello di produzione di massa tradizionale. Ma una volta che un'azienda come Samsung decide di immergersi in un prodotto di consumo, i massicci aumenti del volume di produzione contribuiranno a ridurre i costi di produzione.
Ciò che i principali produttori di batterie hanno fatto finora è il controllo dei danni. Tuttavia, non esiste un proiettile d'argento al riguardo.
"Ciò che i principali produttori di batterie hanno fatto finora è fare il controllo dei danni, ovvero aggiungere un ritardante di fiamma a un elettrolita a base liquida. Tuttavia, non esiste un proiettile d'argento al riguardo. I produttori di batterie aggiungono additivi da anni ormai, ma come puoi vedere dalle notizie, possono ancora succedere cose brutte ”.
Lo stato solido potrebbe essere il futuro, ma come ammonisce il Dr. Grande, "non siamo ancora sicuri di quale di queste tecnologie arriverà sul mercato di massa". Bisogna anche ammettere che "ciò che è là fuori in questo momento non lo è alla pari con le prestazioni degli elettroliti liquidi ”. Ma quando la tecnologia raggiunge la maturità, non vi è dubbio che lo stato solido prenderà il sopravvento.
Ti piacciono i suoni delle batterie a stato solido? Pensi che questo potrebbe aiutare l'immagine di Samsung?
Se desideri partecipare al webinar del Dr. Lorenzo Grande sulle batterie a stato solido per IDTechEx, fai clic qui. Ci sono più sessioni il 25 ottobre.
