Bateriile în stare solidă devin realitate? Ce beneficii aduc și ce promite bateria Donut

Cu toții ne-am săturat de bateriile actuale, în special în ceea ce privește smartphone-urile, care abia reușesc să ofere o autonomie de 1-2 zile de utilizare acestor dispozitive. O posibilă soluție în acest domeniu ar fi reprezentată de bateriile în stare solidă (solid-state batteries).

Acestea utilizează un electrolit solid și prezintă numeroase avantaje, dar cel mai important este densitatea energetică mai mare — electrolitul solid permite utilizarea anozilor din litiu metalic și a unor design-uri mai subțiri, stocând mai multă energie în baterii mai mici și mai ușoare.

Al doilea avantaj major față de bateriile tradiționale cu ioni de litiu este încărcarea mai rapidă – conductivitatea ionică crescută și gestionarea termică mai bună a electrolitului solid înseamnă că aceste baterii în stare solidă se pot încărca semnificativ mai repede, potențial în câteva minute.

Apoi, există avantaje suplimentare legate de siguranță – în timp ce bateriile tradiționale cu ioni de litiu sunt destul de inflamabile și eliberează substanțe chimice toxice dacă sunt perforate, bateriile cu stare solidă utilizează materiale solide stabile, reducând drastic riscurile de incendiu și explozie. Bateriile cu stare solidă au potențialul de a fi mai bune pentru mediu, utilizând și materiale netoxice și reciclabile.

În teorie, totul sună foarte bine. Așadar, urmează inevitabila întrebare: de ce durează atât de mult pentru a vedea aceste baterii în stare solidă implementate în cât mai multe domenii?

Provocările bateriilor în stare solidă

Multe companii au promis baterii în stare solidă de ani de zile, dar produsele finale, pregătite pentru comercializare, nu se găsesc nicăieri. Samsung a declarat odată că seria Galaxy Note va fi echipată cu o baterie cu stare solidă. Unul dintre directorii Samsung a declarat pentru The Korean Herald în 2017: „Nivelul nostru tehnologic pentru a produce o baterie cu stare solidă pentru smartphone-uri va fi suficient de matur în unul sau doi ani”.

Ani mai târziu, încă nu avem smartphone-uri echipate cu baterii în stare solidă, companiile nefiind încă capabile de asemenea implementări.

Principalele probleme includ contactul electrolitului solid cu electrozii, bateria modificându-și volumul la temperaturi diferite. Apoi, există formațiuni ciudate numite dendrite, care se formează după un anumit număr de cicluri de încărcare și descărcare. Acestea pot perfora și deteriora fizic bateria.

Fabricarea necesită metode complexe și materiale exotice (cum ar fi grafenul, nanotuburile etc.), iar scalarea la producția în serie pare a fi costisitoare și complicată. Totuși, o companie numită Donut Labs face progrese vizibile în acest domeniu.

Bateria Donut

„400 Wh/kg. Încărcare completă în cinci minute. Proiectată pentru 100.000 de cicluri de încărcare. Cost mai mic decât litiu-ion”. Acestea sunt promisiunile care vă întâmpină pe pagina oficială Donut.

Donut Lab a luat naștere din Verge Labs în 2024. Aceasta din urmă era o startup finlandeză susținută de miliardarul Petteri Lahtela, cofondatorul companiei de dispozitive wearables Oura.

Așadar, finanțarea necesară pentru studiile în acest domeniu există. De asemenea, câteva cifre cheie legate de proiect oferă un indiciu despre modul în care Donut Lab a reușit să creeze această baterie în stare solidă.

Se pare că Donut folosește o pădure de nanotuburi de carbon, acoperite cu oxid de titan pentru a stoca energia, electrolit de sodiu și o tehnică de imprimare ușor scalabilă pentru a produce în serie foi din această baterie.

Unul dintre partenerii strategici ai Donut Labs este Nordic Nano, o companie de energie regenerabilă care oferă soluții nanotehnologice avansate pentru captarea energiei solare și stocarea energiei.

Unul dintre oamenii de știință șefi ai Nordic, dr. Bela Bhuskute, a publicat recent un articol despre acoperirile cu dioxid de titan pentru diferite aplicații, inclusiv ca strat protector în jurul nanotuburilor din baterii.

O listă de locuri de muncă, publicată de Nordic Nano cu ceva timp în urmă, menționează, de asemenea, că bateriile lor utilizează tehnologia de serigrafie. Aceasta este o tehnologie foarte similară cu imprimarea unui tricou, dar cu o precizie ridicată și imprimarea electrozilor în loc de artwork-urile unor albume rock.

Tehnologia este ieftină, scalabilă și mult mai ecologică decât actualele fabrici de baterii litiu-ion.

Toate cele de mai sus sunt speculații bazate pe anunțurile de angajare și caracteristicile promovate ale bateriei Donut, dar există un indiciu mai puternic că această baterie este, într-adevăr, reală.

Motocicleta Verge

La expoziția CES, Donut Labs și Verge au prezentat primul vehicul de serie cu o baterie complet solidă: motocicleta Verge. Acest lucru este absolut real, puteți precomanda una chiar acum, cu livrare estimată în primul trimestru al anului 2026, adică cel târziu în martie.

Aceste motociclete promit o autonomie de 600 km (aproximativ 370 mile) cu o singură încărcare, se încarcă la 80% în mai puțin de 10 minute și pot atinge 0-60 mile pe oră în aproximativ 3 secunde.

Prețurile sunt puțin ridicate în acest moment, deoarece acestea nu sunt produse în serie la scară largă – provin dintr-o mică fabrică din Finlanda, astfel încât modelul de bază costă 29.900 de dolari. Dar potențialul există, bateria este reală, iar această tehnologie va exploda în următorii ani.

Viitorul bateriilor pentru smartphone-uri este solid-state

Chiar dacă Donut Labs nu menționează în mod specific smartphone-urile ca potențială țintă pentru tehnologia lor, putem presupune că vom avea aceste baterii în telefoanele noastre în cele din urmă. Donut a prezentat o dronă echipată cu bateria lor, care a fost integrată în șasiu și tăiată într-o formă personalizată, dovedind că se pot fabrica versiuni mici ale acestei baterii în stare solidă.

Având în vedere că metoda de producție este de fapt serigrafia, acest lucru ar însemna baterii cu forme personalizate pentru toate tipurile de gadget-uri, de la drone la smartphone-uri, ceasuri inteligente, laptop-uri, tablete și, practic, orice vă puteți imagina.

Evident, finlandezii au nevoie de finanțare suplimentară pentru a scala producția și, de asemenea, de parteneri strategici pentru a-și introduce bateriile în alte dispozitive electronice. Donut Labs a declarat că a primit peste 600 de solicitări de la companii la scurt timp după anunțul privind bateria.

Astfel, cine știe, poate în viitorul apropiat vom reveni la perioade de autonomie ale telefoanelor pe care să le măsuram în săptămâni, precum pe vremea vechile telefoane mobile non-smart, și nu doar în zile, așa cum o facem astăzi.

Sursa: Phone Arena