Koje zadatke rješavaju nove tehnologije?
Za stvaranje litij-ionske tehnologije dobila su tri znanstvenika
Razvoj baterija za električna vozila, skladištetehnologija i svemirska industrija odvijaju se mnogo brže. Tehnološki iskorak dogodit će se i na masovnom tržištu, ali za to proizvođači mobilne opreme moraju izabrati autonomiju uređaja kao ključni element dodane vrijednosti. Međutim, čekat će se dugo. Međunarodna agencija za energiju procjenjuje da će litijeve baterije ostati dominantna tehnologija u narednim desetljećima. Očekuje se da će novi razvoji ući na tržište ne prije 2025. Ali sada se postavljaju temelji za buduće promjene; glavni trendovi povezani su s tehnologijom brzog punjenja, smanjenjem dimenzija i produljenjem trajanja baterije.
Startupi za brzo punjenje
Tehnologija brzog punjenja ima tri glavnamoment: algoritmi naboja, energetski parametri i presjek vodiča. Ako govorimo o mobilnoj tehnologiji, njezino punjenje ne podrazumijeva razne konektore i kabele. Type-C postao je industrijski standard, pa algoritmi punjenja poput Power Delivery i Quick Charge dolaze do izražaja.
Njihov je glavni zadatak osigurati prijenos višekoličina energije kroz istu žicu, bez prekoračenja dopuštene jakosti struje (do 3 A). No uređaj se tijekom punjenja ne bi trebao pregrijati, pa se danas usredotočuju ne samo na povećanje napona punjenja, već i na razvoj posebnih algoritama koji postupno smanjuju snagu (jer baterija vraća razinu napunjenosti). Uz to, tehnologija brzog punjenja postaje jedna od točaka koje osiguravaju "vezivanje" potrošača za ekosustav određenog proizvođača.
Kanadski startup GBatteries pokušava riješitizadatak brzog punjenja naboja pomoću umjetne inteligencije. Brzo punjenje odvija se zahvaljujući uzastopnim mikro-impulsima struje koja se neprestano mijenja. Postoje pametni algoritmi ugrađeni u stanice za punjenje: oni točno određuju kada poslati sljedeći impuls i određuju razinu napona kako ne bi naštetili baterijama. Planira se kombiniranje tehnologije s trenutnom generacijom litij-ionskih baterija. Planirano je da će zahvaljujući ideji baterije električnih automobila moći napuniti punjenje za 5-10 minuta. Kanađani razvijaju punionice za drugu opremu.
Tehnologija brzog punjenja nudi iIzraelski startup StoreDot. Umjesto da modificiraju način rada punjača, okrenuli su se kemiji same baterije. Umjesto grafita, u kombinaciji s organskim spojevima koriste se kositar, germanij i silicij. Baterija korištena u električnom skuteru dopunjena je za samo pet minuta. Stručnjaci razvijaju telefonsku bateriju koja se jednako brzo može napuniti. Ulagači startupa uključuju Mercedes Daimler i Samsung. Međutim, opet je pitanje u cijeni - u početku baterije definitivno neće biti jeftine.
Startupi koji obećavaju super tanke baterije
Ako govorimo o litijevim baterijama, onda je zadatakproizvodnja baterije debljine oko 1 mm sasvim je izvediva. Ali ako se želi zadržati kapacitet, fizički volumen aktivne tvari u bateriji mora ostati nepromijenjen. Rezultat je tanka, ali vrlo široka baterija. Istodobno, pokazatelji energetske učinkovitosti uređaja bit će niži od onih u standardnim "kolegama".
Stoga se traže ultra tanke litijeve baterijesamo u određenim područjima instrumentacije. Što se tiče masovnog tržišta, kompaktni uređaji uvijek su traženi. Primjerice, u liniji vanjskih baterija savezne distribucijske mreže Energon, model Revolter 5000 debeo je samo 5 mm, a potrošači takve dimenzije već doživljavaju kao supertanak format.
Među tehnologijama koje će uštedjetikapacitet baterije dok se smanjuje - startupi iz Japana. Na primjer, 3Dom (startup koji se pojavio 2014. na Sveučilištu u Tokiju). Do 2022. godine planovi uključuju proizvodnju litij-metalnih baterija koje su, s istim dimenzijama, učinkovitije od modernih litij-ionskih baterija.
Japanska tehnologija temelji se na zamjeni ugljikamaterijali za metalni litij. Takva kemija osigurava veću gustoću energije, ali se istovremeno povećava opasnost od kratkih spojeva i požara.
Startupi: za dug život
Dostupni su mnogi materijali za elektrode,pružajući izvanrednu stabilnost u biciklizmu - na primjer, LTO ili NMC. Ali zbog troškova takve baterije nisu dostupne za opće potrošačko tržište. I zasad nema preduvjeta da se situacija uskoro promijeni.
Ali događaju se promjene - ne samo na terenukemija uređaja, ali i kontroleri, upravljanje nabojem, energetska učinkovitost uređaja. Radeći u kombinaciji, znatno produžuju životni vijek baterija. Čak je i Elon Musk, koji voli odvažna obećanja, priznao da je poboljšanje litij-ionskih baterija obećavajuće i ne traži potpuno nove tehnologije.
Među novim tehnologijama koje dolazeponuditi tržištu baterije u kojima su skupi metali zamijenjeni jeftinim i uobičajenim tvarima. Na primjer, američki startup Conamix obećava uklanjanje kobalta, elementa koji se vadi u Kongu. Vlada ove republike stalno podiže porez na sirovine. Trenutačni razvoj će smanjiti sadržaj ovog metala u baterijama električnih vozila s 20% na 4%.
Kako baterije ometaju razvoj perspektivnih tehnologija
Nažalost, spor napredak na terenuakumulacijske baterije u velikoj mjeri ograničavaju razvoj srodnih industrija. Pametni telefoni, prijenosna računala, električna vozila postaju sve tehnološki „punjenija“ i zahtijevaju sve više i više energije. Na primjer, aktivni korisnik pametnog telefona ima trajanje baterije 6-8 sati. Štoviše, u prosjeku Rus svaki dan otvori 10-12 aplikacija. S tim u vezi programeri pametnih telefona odabiru programe za uštedu energije. Neki proizvođači ugrađuju programe u firmware prema zadanim postavkama, dok drugi prepuštaju izbor korisniku - nude ih preuzimanje. Ako učinkovite baterije postanu dostupne, povećati će se mogućnosti korištenja programa.
Drugi smjer je solarna energija.Većina instalacija zauzima puno prostora i skupe su. Poznata je činjenica: lavovski dio troškova postavljanja solarnih sustava povezan je s kupnjom baterija koje će skladištiti energiju. Jeftinije, energetski učinkovitije skladištenje stoga bi omogućilo značajno veće usvajanje zelenih tehnologija.
Dolazi do potrage za učinkovitim skladištenjem energije ina polju sunčeve energije. Primjerice, istraživači sa Sveučilišta Stanford predlažu alternativu - upotrebu bioloških sustava. Tehnologija uključuje ekstrakciju metana pomoću bakterije Methanococcus maripaludis. Tada se planira pretvoriti u električnu energiju zahvaljujući postojećoj infrastrukturi.
Postoji nekoliko razloga koji inhibiraju izglednove, učinkovitije baterije. Jedan od njih je iznimno visoka cijena razvoja. Prema Lux Researchu, u prosjeku je potrebno do 40 milijuna dolara tijekom osam godina da bi startup bio fokusiran na pronalaženje novih rješenja u području skladištenja i transporta energije. Na primjer, japanska tvrtka New Energy & Organizacija za razvoj industrijske tehnologije dodijelila je 90 milijuna za stvaranje nove vrste baterija. Ali češće startupi moraju tražiti financiranje. Primjerice, StoreDot se okrenuo crowdfundingu i uspio privući 6,25 milijuna dolara ulaganja.
Replikacija novog razvoja koštat će višeskup. Procjenjuje se da je za stvaranje nove proizvodne linije i rješavanje povezanih problema potrebno oko 500 milijuna dolara, pa se tehnologije koje se čine čudima ne razvijaju uvijek brzo.
Uvođenje novih tehnologija nije brzo. Napokon, prošlo je više od 10 godina od stvaranja stabilnih litij-ionskih baterija do početka masovne proizvodnje.
Pogledajte i:
Na Zemlji je moguće stvoriti termonuklearni reaktor. Kakve će biti posljedice?
Ledenjak Doomsdaya pokazao se opasnijim nego što su znanstvenici mislili. Kažemo glavno
Na 3. dan bolesti, većina bolesnika s COVID-19 gubi smrad i često pate od curenja iz nosa