Quelles tâches sont résolues par les nouvelles technologies
Pour la création de la technologie lithium-ion, trois scientifiques ont reçu
Développement de batteries pour véhicules électriques, entrepôtla technologie et l’industrie spatiale évoluent beaucoup plus rapidement. Une rupture technologique se produira également sur le marché de masse, mais pour cela, les fabricants d'équipements mobiles doivent choisir l'autonomie des appareils comme élément clé de valeur ajoutée. Toutefois, l'attente sera longue. L’Agence internationale de l’énergie estime que les batteries au lithium resteront la technologie dominante dans les décennies à venir. De nouveaux développements devraient entrer sur le marché au plus tôt en 2025. Mais les bases des changements futurs sont déjà en train d’être posées ; les principales tendances sont liées à la technologie de charge rapide, à la réduction des dimensions et à l’augmentation de la durée de vie des batteries.
Startups pour une charge rapide
La technologie de charge rapide a trois principauxmoment: algorithmes de charge, paramètres d'énergie et section de conducteur. Si nous parlons de technologie mobile, sa charge n'implique pas une variété de connecteurs et de câbles. Le Type-C est devenu la norme de l'industrie, c'est pourquoi des algorithmes de charge tels que Power Delivery et Quick Charge sont en train de se faire remarquer.
Leur tâche principale est d'assurer le transfert de plusla quantité d'énergie à travers le même fil, sans dépasser l'intensité de courant admissible (jusqu'à 3 A). Mais l'appareil ne doit pas surchauffer pendant la charge, c'est pourquoi ils se concentrent aujourd'hui non seulement sur l'augmentation de la tension de charge, mais également sur le développement d'algorithmes spéciaux qui réduisent progressivement la puissance (à mesure que la batterie rétablit le niveau de charge). En outre, la technologie de charge rapide devient l'un des points qui assurent la «liaison» du consommateur à l'écosystème d'un fabricant particulier.
La startup canadienne GBatteries tente de résoudrela tâche de reconstituer rapidement la charge en utilisant l'intelligence artificielle. La charge rapide s'effectue grâce à des micro-impulsions successives d'un courant en constante évolution. Des algorithmes intelligents sont intégrés aux stations de charge: ils déterminent exactement quand envoyer la prochaine impulsion et déterminent le niveau de tension pour ne pas endommager les batteries. La technologie devrait être combinée avec la génération actuelle de batteries lithium-ion. Il est prévu que grâce à l'idée, les batteries des voitures électriques puissent reconstituer la charge en 5 à 10 minutes. Les Canadiens développent également des bornes de recharge pour d'autres équipements.
La technologie de charge rapide offre etStartup israélienne StoreDot. Au lieu de modifier le fonctionnement du chargeur, ils se sont tournés vers la chimie de la batterie elle-même. Au lieu du graphite, l'étain, le germanium et le silicium sont utilisés en combinaison avec des composés organiques. La charge de la batterie utilisée dans le scooter électrique a été reconstituée en seulement cinq minutes. Les experts développent une batterie de téléphone qui peut se recharger tout aussi rapidement. Les investisseurs de la startup comprennent Mercedes Daimler et Samsung. Cependant, encore une fois, la question est de prix - au départ, les batteries ne seront certainement pas bon marché.
Startups promettant des batteries super minces
Si nous parlons de piles au lithium, la tâche deproduire une batterie d'une épaisseur d'environ 1 mm est tout à fait envisageable. Mais s'il est nécessaire de maintenir la capacité, le volume physique de la substance active dans la batterie doit rester inchangé. Le résultat est une batterie mince mais très large. Dans le même temps, les indicateurs de l'efficacité énergétique de l'appareil seront inférieurs à ceux de ses «homologues» standards.
Par conséquent, les batteries au lithium ultra-minces sont en demandeuniquement dans des domaines spécifiques de l'instrumentation. En ce qui concerne le marché de masse, les appareils compacts sont toujours en demande. Par exemple, dans la gamme des batteries externes du réseau de distribution fédéral Energon, le modèle Revolter 5000 ne fait que 5 mm d'épaisseur, et ces dimensions sont déjà perçues par les consommateurs comme un format ultra-fin.
Parmi les technologies qui permettront d'économisercapacité de la batterie en diminuant - démarrages en provenance du Japon. Par exemple, 3Dom (une startup qui a débuté en 2014 à l'Université de Tokyo). D'ici 2022, les plans prévoient la production de batteries au lithium métal, qui, avec les mêmes dimensions, sont plus efficaces que les batteries lithium-ion modernes.
La technologie japonaise repose sur le remplacement du carbonematériaux pour le lithium métallique. Une telle chimie offre une densité énergétique plus élevée, mais en même temps le risque de courts-circuits et d'incendies augmente.
Startups: pour une longue vie
Il existe de nombreux matériaux d'électrodes disponibles,offrant une stabilité de cyclisme exceptionnelle - par exemple, LTO ou NMC. Mais en raison du coût, ces batteries ne sont pas disponibles sur le marché de la consommation en général. Et jusqu'à présent, il n'y a pas de conditions préalables pour que la situation change bientôt.
Mais des changements sont en cours - pas seulement sur le terrainchimie des appareils, mais aussi contrôleurs, gestion de la charge, efficacité énergétique des appareils. Travaillant en combinaison, ils prolongent considérablement la durée de vie des batteries. Même Elon Musk, qui aime les promesses audacieuses, a admis qu'il est plus prometteur d'améliorer les batteries lithium-ion, et non de rechercher des technologies complètement nouvelles.
Parmi les nouvelles technologies à venirproposer au marché des batteries où les métaux coûteux sont remplacés par des substances bon marché et courantes. Par exemple, la startup américaine Conamix promet de supprimer le cobalt, un élément extrait au Congo. Le gouvernement de cette république augmente constamment les taxes sur les matières premières. Les développements en cours permettront de réduire la teneur de ce métal dans les batteries des véhicules électriques de 20 % à 4 %.
Comment les batteries entravent le développement de technologies prometteuses
Malheureusement, la lenteur des progrès sur le terrainles batteries de stockage limitent largement le développement des industries connexes. Les smartphones, les ordinateurs portables, les véhicules électriques sont de plus en plus "bourrés" technologiquement et nécessitent de plus en plus d'énergie. Par exemple, un utilisateur de smartphone actif a une autonomie de 6 à 8 heures. De plus, en moyenne, un Russe ouvre 10 à 12 candidatures chaque jour. À cet égard, les développeurs de smartphones choisissent des programmes d'économie d'énergie. Certains fabricants intègrent des applications dans le micrologiciel par défaut, tandis que d'autres laissent le choix à l'utilisateur - ils proposent de les télécharger. Si des batteries efficaces deviennent disponibles, les possibilités d'utilisation des programmes augmenteront.
Une autre direction est l’énergie solaire.La plupart des installations prennent beaucoup de place et coûtent cher. C'est un fait connu : la part du lion des coûts de déploiement des systèmes solaires est associée à l'achat de batteries qui stockeront l'énergie. Un stockage moins cher et plus économe en énergie permettrait donc une adoption beaucoup plus large des technologies vertes.
La recherche d'un stockage d'énergie efficace se produit etdans le domaine de l'énergie solaire. Par exemple, des chercheurs de l'Université de Stanford suggèrent une alternative - l'utilisation de systèmes biologiques. La technologie implique l'extraction du méthane à l'aide de la bactérie Methanococcus maripaludis. Il est ensuite prévu d'être converti en électricité grâce à l'infrastructure existante.
Il y a plusieurs raisons qui inhibent l'apparitionde nouvelles batteries plus efficaces. L’un d’eux est le coût extrêmement élevé du développement. Selon Lux Research, il faut en moyenne jusqu'à 40 millions de dollars sur huit ans pour qu'une startup reste concentrée sur la recherche de nouvelles solutions dans le domaine du stockage et du transport d'énergie. Par exemple, la société japonaise New Energy & L'Organisation de développement de la technologie industrielle a alloué 90 millions pour créer un nouveau type de batterie. Mais le plus souvent, les startups doivent rechercher des financements. Par exemple, StoreDot s’est tourné vers le financement participatif et a réussi à attirer 6,25 millions de dollars d’investissements.
La réplication de nouveaux développements coûtera plus cherplus cher. On estime qu’environ 500 millions de dollars sont nécessaires pour créer une nouvelle chaîne de production et résoudre seuls les problèmes connexes. Par conséquent, les technologies qui semblent être des miracles ne se développent pas toujours rapidement.
L'introduction des nouvelles technologies est lente. Après tout, plus de 10 ans se sont écoulés depuis la création de batteries lithium-ion stables jusqu'au début de la production de masse.
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