Jaké úkoly řeší nové technologie?
Za vytvoření lithium-iontové technologie obdrželi tři vědci
Vývoj baterií pro elektromobily, skladtechnologie a vesmírný průmysl probíhají mnohem rychleji. K technologickému průlomu dojde také na masovém trhu, ale k tomu si musí výrobci mobilních zařízení zvolit autonomii zařízení jako klíčový prvek přidané hodnoty. Čekání však bude dlouhé. Mezinárodní energetická agentura odhaduje, že lithiové baterie zůstanou dominantní technologií v příštích desetiletích. Očekává se, že nový vývoj vstoupí na trh nejdříve v roce 2025. Základ pro budoucí změny se ale pokládá již nyní, hlavní trendy se týkají technologie rychlého nabíjení, zmenšování rozměrů a zvyšování životnosti baterie.
Uvedení do provozu pro rychlé nabíjení
Technologie rychlého nabíjení má tři hlavnímoment: nábojové algoritmy, energetické parametry a průřez vodiče. Pokud mluvíme o mobilní technologii, pak její nabíjení neznamená různé konektory a kabely. Typ C se stal průmyslovým standardem, takže do popředí se dostávají nabíjecí algoritmy jako Power Delivery a Quick Charge.
Jejich hlavním úkolem je zajistit přenos vícemnožství energie procházející stejným vodičem, aniž by došlo k překročení povolené síly proudu (až 3 A). Zařízení by se však nemělo během nabíjení přehřívat, takže se dnes zaměřují nejen na zvyšování nabíjecího napětí, ale také na vývoj speciálních algoritmů, které postupně snižují výkon (protože baterie obnovuje úroveň nabití). Technologie rychlého nabíjení se navíc stává jedním z bodů, které zajišťují „vazbu“ spotřebitele na ekosystém konkrétního výrobce.
Kanadský startup GBatteries se snaží vyřešitúkol rychlého doplnění náboje pomocí umělé inteligence. Rychlé nabíjení probíhá díky postupným mikropulzům neustále se měnícího proudu. V nabíjecích stanicích jsou zabudovány inteligentní algoritmy: určují přesně, kdy odeslat další impuls, a určují úroveň napětí, aby nepoškodily baterie. Tato technologie se plánuje kombinovat s aktuální generací lithium-iontových baterií. Plánuje se, že díky této myšlence budou baterie elektrických automobilů schopny doplnit nabití za 5-10 minut. Kanaďané vyvíjejí nabíjecí stanice i pro další zařízení.
Technologie rychlého nabíjení nabízí aIzraelské spuštění StoreDot. Místo toho, aby upravili, jak nabíječka funguje, obrátili se na chemii samotné baterie. Místo grafitu se používá cín, germanium a křemík v kombinaci s organickými sloučeninami. Baterie použitá v elektrickém skútru byla doplněna za pouhých pět minut. Odborníci vyvíjejí baterii telefonu, která se může nabíjet stejně rychle. Mezi investory startupu patří Mercedes Daimler a Samsung. Otázkou však opět je cena - zpočátku baterie rozhodně nebudou levné.
Startupy slibující super tenké baterie
Pokud mluvíme o lithiových bateriích, pak úkolvýroba baterie o tloušťce přibližně 1 mm je docela možná. Je-li však nutné zachovat kapacitu, fyzický objem účinné látky v baterii musí zůstat nezměněn. Výsledkem je tenká, ale velmi široká baterie. Současně budou ukazatele energetické účinnosti zařízení nižší než u jeho standardních „protějšků“.
Proto jsou velmi žádané ultratenké lithiové bateriepouze ve specifických oblastech přístrojového vybavení. Pokud jde o masový trh, kompaktní zařízení jsou vždy žádaná. Například v řadě externích baterií federální distribuční sítě Energon má model Revolter 5000 tloušťku pouze 5 mm a takové rozměry jsou již spotřebiteli vnímány jako velmi tenký formát.
Mezi technologiemi, které ušetříkapacita baterie při zmenšování - startupy z Japonska. Například 3Dom (startup, který se objevil v roce 2014 na Tokijské univerzitě). Do roku 2022 budou plány zahrnovat výrobu lithium-kovových baterií, které mají stejné rozměry a jsou účinnější než moderní lithium-iontové baterie.
Japonská technologie je založena na náhradě karbonumateriály pro kovové lithium. Taková chemie poskytuje vyšší hustotu energie, ale zároveň se zvyšuje riziko zkratů a požárů.
Uvedení do provozu: pro dlouhou životnost
Existuje mnoho materiálů pro elektrody,poskytuje vynikající stabilitu při jízdě na kole - například LTO nebo NMC. Vzhledem k ceně však tyto baterie nejsou k dispozici pro běžný spotřebitelský trh. A zatím neexistují žádné předpoklady, že se situace brzy změní.
Ke změnám však dochází - nejen v terénuchemie zařízení, ale také řadiče, správa poplatků, energetická účinnost zařízení. Při kombinaci výrazně prodlužují životnost baterií. Dokonce i Elon Musk, který miluje odvážné sliby, připustil, že je slibnější zdokonalit lithium-iontové baterie, a ne hledat zcela nové technologie.
Mezi nové technologie, které přicházejínabízet na trh baterie, kde jsou drahé kovy nahrazovány levnými a běžnými látkami. Například americký startup Conamix slibuje odstranění kobaltu, prvku těženého v Kongu. Vláda této republiky neustále zvyšuje daň na suroviny. Současný vývoj sníží obsah tohoto kovu v bateriích elektrických vozidel z 20 % na 4 %.
Jak baterie brání rozvoji slibných technologií
Bohužel pomalý pokrok v této oblastiakumulátorové baterie v mnoha ohledech omezují rozvoj souvisejících odvětví. Smartphony, notebooky a elektrická vozidla jsou stále více technologicky „nabité“ a vyžadují stále více energie. Například aktivní uživatel smartphonu má dostatek baterie po dobu 6-8 hodin. Rus navíc v průměru každý den otevře 10–12 aplikací. V tomto ohledu vývojáři smartphonů vybírají programy na úsporu energie. Někteří výrobci ve výchozím nastavení integrují aplikace do firmwaru, zatímco jiní nechávají výběr na uživateli - nabízejí stažení. Pokud budou k dispozici účinné baterie, zvýší se možnosti používání programů.
Dalším směrem je solární energie.Většina instalací zabírá hodně místa a je drahá. Je známá věc: lví podíl nákladů na nasazení solárních systémů je spojen s nákupem baterií, které budou energii uchovávat. Levnější a energeticky účinnější skladování by proto umožnilo výrazně větší přijetí ekologických technologií.
Dochází k hledání efektivního skladování energie av oblasti sluneční energie. Například vědci na Stanfordské univerzitě navrhují alternativu - využití biologických systémů. Tato technologie zahrnuje extrakci methanu pomocí bakterií Methanococcus maripaludis. Poté se plánuje přeměna na elektřinu díky existující infrastruktuře.
Existuje několik důvodů, které brání vzhledunové, účinnější baterie. Jedním z nich jsou extrémně vysoké náklady na vývoj. Podle Lux Research trvá v průměru až 40 milionů dolarů za osm let, než udržet startup zaměřený na hledání nových řešení v oblasti skladování a přepravy energie. Například japonská společnost New Energy & Organizace pro rozvoj průmyslových technologií vyčlenila 90 milionů na vytvoření nového typu baterie. Častěji ale startupy musí hledat finance. Například StoreDot se obrátil na crowdfunding a podařilo se mu přilákat investice ve výši 6,25 milionu dolarů.
Replikace nového vývoje bude stát vícdrahý. Odhaduje se, že na vytvoření nové výrobní linky a samotné řešení souvisejících problémů je zapotřebí přibližně 500 milionů $. Proto technologie, které se zdají jako zázraky, nejsou vždy vyvíjeny rychle.
Zavádění nových technologií není rychlé. Koneckonců uplynulo více než 10 let od vytvoření stabilních lithium-iontových baterií do zahájení masové výroby.
Viz také:
Na Zemi je možné vytvořit termonukleární reaktor. Jaké to bude mít důsledky?
Ledovec Doomsday se ukázal být nebezpečnějším, než si vědci mysleli. Říkáme hlavní věc
Ve 3. dni nemoci většina pacientů COVID-19 ztratí čich a často trpí rýmou.