Какви задачи решават новите технологии?
За създаването на литиево-йонната технология трима учени получиха
Разработка на батерии за електромобили, складтехнологията и космическата индустрия се развиват много по-бързо. Технологичен пробив ще се случи и на масовия пазар, но за това производителите на мобилно оборудване трябва да изберат автономността на устройството като ключов елемент на добавената стойност. Чакането обаче ще е дълго. Международната агенция по енергетика изчислява, че литиевите батерии ще останат доминиращата технология през следващите десетилетия. Очаква се новите разработки да навлязат на пазара не по-рано от 2025 г. Но основата за бъдещи промени се полага сега; основните тенденции са свързани с технологията за бързо зареждане, намаляването на размерите и увеличаването на живота на батерията.
Стартиращи устройства за бързо зареждане
Технологията за бързо зареждане има три основнимомент: зарядни алгоритми, енергийни параметри и напречно сечение на проводника. Ако говорим за мобилна технология, тогава нейното зареждане не предполага разнообразие от съединители и кабели. Type-C се превърна в индустриален стандарт, така че алгоритмите за зареждане като Power Delivery и Quick Charge излизат на преден план.
Основната им задача е да осигурят прехвърлянето на повечеколичеството енергия през същия проводник, без да се превишава допустимата сила на тока (до 3 A). Но устройството не трябва да прегрява по време на зареждане, така че днес те се фокусират не само върху увеличаване на напрежението на зареждане, но и върху разработването на специални алгоритми, които постепенно намаляват мощността (тъй като батерията възстановява нивото на зареждане). Освен това технологията за бързо зареждане се превръща в една от точките, които осигуряват „обвързването“ на потребителя с екосистемата на определен производител.
Канадският стартиращ GBatteries се опитва да решизадачата за бързо попълване на заряда с помощта на изкуствен интелект. Бързото зареждане се осъществява благодарение на последователни микроимпулси на постоянно променящ се ток. В зарядните станции има вградени интелигентни алгоритми: те определят точно кога да се изпрати следващият импулс и определят нивото на напрежението, за да не навредят на батериите. Планира се технологията да се комбинира с настоящото поколение литиево-йонни батерии. Планира се, че благодарение на идеята батериите на електрическите автомобили ще могат да попълнят заряда за 5-10 минути. Канадците разработват станции за зареждане и за друго оборудване.
Технологията за бързо зареждане предлага иИзраелско стартиране StoreDot. Вместо да променят начина на работа на зарядното устройство, те се обърнаха към химията на самата батерия. Вместо графит в комбинация с органични съединения се използват калай, германий и силиций. Батерията, използвана в електрическия скутер, беше попълнена само за пет минути. Експертите разработват батерия на телефона, която може да се презареди също толкова бързо. Сред инвеститорите на стартиращата компания са Mercedes Daimler и Samsung. Отново обаче въпросът е в цената - първоначално батериите определено няма да са евтини.
Стартъпи, обещаващи супер тънки батерии
Ако говорим за литиеви батерии, тогава задачата напроизводството на батерия с дебелина около 1 мм е напълно осъществимо. Но ако е необходимо да се поддържа капацитет, физическият обем на активното вещество в батерията трябва да остане непроменен. Резултатът е тънка, но много широка батерия. В същото време показателите за енергийна ефективност на устройството ще бъдат по-ниски от тези на стандартните му „колеги“.
Следователно се търсят ултратънки литиеви батериисамо в специфични области на инструментариума. Що се отнася до масовия пазар, компактните устройства винаги са в търсенето. Например, в линията външни батерии на федералната разпределителна мрежа Energon, моделът Revolter 5000 е с дебелина само 5 мм и такива размери вече се възприемат от потребителите като супер тънък формат.
Сред технологиите, които ще спестяткапацитет на батерията при свиване - стартиращи компании от Япония. Например 3Dom (стартиране, което се появи през 2014 г. в университета в Токио). До 2022 г. плановете включват производство на литиево-метални батерии, които със същите размери са по-ефективни от съвременните литиево-йонни батерии.
Японската технология се основава на замяната на въглеродаматериали за метален литий. Такава химия осигурява по-висока енергийна плътност, но в същото време се увеличава рискът от късо съединение и пожари.
Стартиращи компании: за дълъг живот
Налични са много електродни материали,осигурявайки изключителна стабилност при колоездене - например LTO или NMC. Но поради разходите такива батерии не се предлагат за общия потребителски пазар. И засега няма предпоставки ситуацията скоро да се промени.
Но настъпват промени - не само в областтахимия на устройствата, но също така и контролери, управление на заряда, енергийна ефективност на устройствата. Работейки в комбинация, те значително удължават живота на батериите. Дори Илон Мъск, който обича смелите обещания, призна, че подобряването на литиево-йонните батерии е по-обещаващо и не търси напълно нови технологии.
Сред новите технологии, които идватпредлагат на пазара батерии, при които скъпите метали се заменят с евтини и обичайни вещества. Например, американският стартъп Conamix обещава да премахне кобалта, елемент, добит в Конго. Правителството на тази република непрекъснато повишава данъка върху суровините. Настоящите разработки ще намалят съдържанието на този метал в батериите на електрически превозни средства от 20% на 4%.
Как батериите възпрепятстват развитието на обещаващи технологии
За съжаление, бавен напредък в областтаакумулаторните батерии в много отношения ограничават развитието на свързани индустрии. Смартфоните, лаптопите, електрическите превозни средства стават все по-технологично „пълнени“ и изискват все повече и повече енергия. Например, активен потребител на смартфон има достатъчно батерия за 6-8 часа. Освен това средно руснакът отваря 10-12 приложения всеки ден. В тази връзка разработчиците на смартфони избират енергоспестяващи програми. Някои производители вграждат приложения във фърмуера по подразбиране, докато други оставят избора на потребителя - те предлагат да ги изтеглят. Ако станат налични ефективни батерии, възможностите за използване на програми ще се увеличат.
Друго направление е слънчевата енергия.Повечето инсталации заемат много място и са скъпи. Известен факт е: лъвският дял от разходите за разполагане на слънчеви системи е свързан със закупуването на батерии, които ще съхраняват енергия. Следователно по-евтиното, по-енергийно ефективно съхранение би позволило значително по-голямо възприемане на екологични технологии.
Търси се ефективно съхранение на енергия ив областта на слънчевата енергия. Например изследователите от Станфордския университет предлагат алтернатива - използването на биологични системи. Технологията включва извличане на метан с помощта на бактерията Methanococcus maripaludis. След това се планира да бъде преобразуван в електричество благодарение на съществуващата инфраструктура.
Има няколко причини, които възпрепятстват появатанови, по-ефективни батерии. Една от тях е изключително високата цена на разработката. Според Lux Research, средно са необходими до 40 милиона долара за осем години, за да се поддържа стартъп, фокусиран върху намирането на нови решения в областта на съхранението и транспортирането на енергия. Например японската компания New Energy & Организацията за развитие на индустриални технологии е отпуснала 90 милиона за създаването на нов тип батерия. Но по-често стартиращите компании трябва да търсят финансиране. Например StoreDot се обърна към краудфъндинг и успя да привлече 6,25 милиона долара инвестиции.
Възпроизвеждането на нови разработки ще струва повеческъпо. Смята се, че са необходими около 500 милиона щатски долара, за да се създаде нова производствена линия и само да се решат свързаните с нея проблеми, поради което технологиите, които изглеждат като чудеса, не винаги се разработват бързо.
Въвеждането на нови технологии не е бързо. В крайна сметка са изминали повече от 10 години от създаването на стабилни литиево-йонни батерии до началото на масовото производство.
Вижте също:
Възможно е да се създаде термоядрен реактор на Земята. Какви ще са последиците?
Ледникът на Страшния съд се оказа по-опасен, отколкото учените смятаха. Казваме основното
На 3-ти ден от заболяването повечето пациенти с COVID-19 губят обонянието си и често страдат от хрема