Hvilke opgaver løser nye teknologier?
For skabelsen af lithium-ion-teknologi modtog tre videnskabsmænd
Udvikling af batterier til elbiler, lagerteknologi og rumindustrien sker meget hurtigere. Der vil også ske et teknologisk gennembrud på massemarkedet, men til dette skal producenter af mobiludstyr vælge enhedsautonomi som et centralt element i merværdi. Ventetiden bliver dog lang. Det Internationale Energiagentur vurderer, at lithiumbatterier vil forblive den dominerende teknologi i de kommende årtier. Ny udvikling forventes at komme på markedet tidligst i 2025. Men grundlaget for fremtidige ændringer er ved at blive lagt nu.
Startups til hurtig opladning
Hurtig opladningsteknologi har tre hovedpunkterøjeblik: ladealgoritmer, energiparametre og ledertværsnit. Hvis vi taler om mobil teknologi, betyder dets opladning ikke en række stik og kabler. Type-C er blevet industristandarden, så opladningsalgoritmer som Power Delivery og Quick Charge kommer i forgrunden.
Deres hovedopgave er at sikre overførsel af meremængden af energi gennem den samme ledning uden at overskride den tilladte strømstyrke (op til 3 A). Men enheden bør ikke overophedes under opladning, så i dag fokuserer de ikke kun på at øge opladningsspændingen, men også på at udvikle specielle algoritmer, der gradvist reducerer strømmen (da batteriet gendanner opladningsniveauet). Derudover bliver hurtig opladningsteknologi et af de punkter, der sikrer forbrugerens "binding" til en bestemt producents økosystem.
Canadisk opstart GBatteries forsøger at løseopgaven med hurtigt at genopfylde afgiften ved hjælp af kunstig intelligens. Hurtig opladning finder sted takket være successive mikropulser med en konstant skiftende strøm. Der er smarte algoritmer indbygget i ladestationerne: De bestemmer nøjagtigt, hvornår de skal sende den næste impuls og bestemmer spændingsniveauet for ikke at skade batterierne. Teknologien er planlagt til at blive kombineret med den nuværende generation af lithium-ion-batterier. Det er planlagt, at takket være ideen vil batterierne i elbiler være i stand til at genoplade opladningen på 5-10 minutter. Canadiere udvikler også ladestationer til andet udstyr.
Hurtig opladningsteknologi tilbyder ogIsraelsk startup StoreDot. I stedet for at ændre, hvordan opladeren fungerer, vendte de sig til selve batteriets kemi. I stedet for grafit anvendes tin, germanium og silicium i kombination med organiske forbindelser. Batteriet, der blev brugt i den elektriske scooter, blev genopfyldt på bare fem minutter. Eksperter udvikler et telefonbatteri, der kan genoplade lige så hurtigt. Startups investorer inkluderer Mercedes Daimler og Samsung. Imidlertid er spørgsmålet igen i prisen - i første omgang vil batterierne bestemt ikke være billige.
Startups, der lover supertynde batterier
Если говорить о литиевых батареях, то задача по det er muligt at fremstille et batteri med en tykkelse på ca. 1 mm. Men hvis det er nødvendigt at opretholde kapaciteten, skal det fysiske volumen af det aktive stof i batteriet forblive uændret. Resultatet er et tyndt, men meget bredt batteri. Samtidig vil enhedens energieffektivitetsindikatorer være lavere end for standard "kolleger".
Derfor er ultratynde lithiumbatterier efterspurgtkun inden for bestemte instrumenteringsområder. Når det kommer til massemarkedet, er der altid efterspørgsel efter kompakte enheder. For eksempel i rækken af eksterne batterier fra det føderale distributionsnet Energon er Revolter 5000-modellen kun 5 mm tyk, og sådanne dimensioner opfattes allerede af forbrugerne som et supertyndt format.
Blandt de teknologier, der vil sparebatterikapacitet under krympning - opstart fra Japan. For eksempel 3Dom (en opstart, der dukkede op i 2014 ved University of Tokyo). I 2022 inkluderer planerne produktion af lithiummetalbatterier, som med de samme dimensioner er mere effektive end moderne lithium-ion-batterier.
Japansk teknologi er baseret på udskiftning af kulstofmaterialer til metal lithium. En sådan kemi giver højere energitæthed, men samtidig øges risikoen for kortslutninger og brande.
Startups: for lang levetid
Der er mange elektrodematerialer til rådighed,giver fremragende cykelstabilitet - for eksempel LTO eller NMC. Men på grund af omkostningerne er sådanne batterier ikke tilgængelige til det generelle forbrugermarked. Og indtil videre er der ingen forudsætninger for, at situationen snart vil ændre sig.
Men ændringer finder sted - ikke kun i markenudstyrskemi, men også controllere, styring af opladning, energieffektivitet af enheder. Når de arbejder sammen, forlænger de batteriernes levetid betydeligt. Selv Elon Musk, der elsker dristige løfter, indrømmede at forbedring af lithium-ion-batterier er mere lovende og ikke på udkig efter helt nye teknologier.
Blandt de nye teknologier, der kommertilbyde til markedet batterier, hvor dyre metaller erstattes af billige og gængse stoffer. For eksempel lover den amerikanske startup Conamix at fjerne kobolt, et grundstof udvundet i Congo. Regeringen i denne republik hæver konstant skatten på råvarer. Den nuværende udvikling vil reducere indholdet af dette metal i batterier til elbiler fra 20 % til 4 %.
Hvordan batterier hindrer udviklingen af lovende teknologier
Desværre langsomme fremskridt i markenlagerbatterier begrænser stort set udviklingen af relaterede industrier. Smartphones, bærbare computere, elektriske køretøjer bliver mere og mere teknologisk "fyldte" og kræver mere og mere energi. For eksempel har en aktiv smartphone-bruger nok batteri i 6-8 timer. Desuden åbner en russer i gennemsnit 10-12 ansøgninger hver dag. I den henseende vælger smartphone-udviklere energibesparende programmer. Nogle producenter indbygger applikationer i firmwaren som standard, mens andre overlader valget til brugeren - de tilbyder at downloade dem. Hvis effektive batterier bliver tilgængelige, øges mulighederne for at bruge programmer.
En anden retning er solenergi.De fleste installationer fylder meget og er dyre. Det er et kendt faktum: Broderparten af omkostningerne ved at installere solcelleanlæg er forbundet med indkøb af batterier, der kan lagre energi. Billigere og mere energieffektiv lagring vil derfor muliggøre en markant større anvendelse af grønne teknologier.
Søgningen efter effektiv energilagring sker oginden for solenergi. For eksempel tilbyder forskere ved Stanford University et alternativ - brugen af biologiske systemer. Teknologien involverer ekstraktion af metan ved hjælp af bakterien Methanococcus maripaludis. Derefter er det planlagt at blive konverteret til elektricitet takket være den eksisterende infrastruktur.
Der er flere grunde, der hæmmer udseendetnye, mere effektive batterier. En af dem er de ekstremt høje udviklingsomkostninger. Ifølge Lux Research tager det i gennemsnit op til 40 millioner dollars over otte år at holde en startup fokuseret på at finde nye løsninger inden for energilagring og -transport. Det japanske firma New Energy & Industrial Technology Development Organisationen bevilgede 90 millioner til at skabe en ny type batteri. Men oftere skal startups lede efter finansiering. For eksempel vendte StoreDot sig til crowdfunding og formåede at tiltrække $6,25 millioner i investeringer.
Replikering af nye udviklinger vil koste meredyrt. Det anslås, at der kræves omkring 500 millioner dollars for at skabe en ny produktionslinje og løse relaterede problemer alene. Derfor udvikles teknologier, der ser ud som mirakler, ikke altid hurtigt.
Indførelsen af nye teknologier er langsom. Når alt kommer til alt er der gået mere end 10 år siden oprettelsen af stabile lithium-ion-batterier til starten af masseproduktion.
Se også:
Det er muligt at skabe en termonuklear reaktor på Jorden. Hvad vil konsekvenserne være?
Dommedagsbreen viste sig at være farligere end forskere troede. Vi fortæller det vigtigste
På sygdom 3 mister de fleste COVID-19 patienter deres lugtesans og lider ofte af en løbet næse