Kokias užduotis sprendžia naujos technologijos?
За создание литий-ионной технологии трое ученых получили
Развитие батарей для электротранспорта, складской техники и космической отрасли происходят существенно быстрее. Технологический рывок произойдет и на массовом рынке, но для этого производители мобильной техники должны выбрать автономность устройств как ключевой элемент добавленной стоимости. Однако ожидание будет долгим. По оценкам Международного энергетического агентства, основной технологией в ближайшие десятилетия останутся литиевые аккумуляторы. Выход новых разработок на рынок прогнозируются не ранее 2025 года. Но фундамент будущих изменений закладывается уже сейчас, основные тренды связаны с технологией быстрой зарядки, уменьшением габаритов и повышением срока службы аккумуляторов.
Startuoliai greitam įkrovimui
Greito įkrovimo technologija turi tris pagrindinesmomentas: įkrovos algoritmai, energijos parametrai ir laidininko skerspjūvis. Jei mes kalbame apie mobiliąsias technologijas, tai jų įkrovimas nereiškia įvairių jungčių ir kabelių. C tipas tapo pramonės standartu, todėl tokie įkrovimo algoritmai kaip „Power Delivery“ ir „Quick Charge“ išryškėja.
Jų pagrindinė užduotis yra užtikrinti daugiauenergijos kiekis per tą patį laidą, neviršijant leistino srovės stiprumo (iki 3 A). Tačiau įkrovimo metu prietaisas neturėtų perkaisti, todėl šiandien jie orientuojasi ne tik į įkrovimo įtampos didinimą, bet ir į specialių algoritmų, kurie palaipsniui mažina galią, plėtrą (nes baterija atstato įkrovos lygį). Be to, greito įkrovimo technologija tampa vienu iš taškų, užtikrinančių vartotojo „pririšimą“ prie konkretaus gamintojo ekosistemos.
Kanados startuolis „GBatteries“ bando išspręstiužduotis greitai papildyti krūvį naudojant dirbtinį intelektą. Greitas įkrovimas vyksta dėl nuolat kintančios srovės mikropulsų. Įkrovimo stotelėse įdiegti išmanieji algoritmai: jie tiksliai nustato, kada siųsti kitą impulsą, ir nustato įtampos lygį, kad nepakenktų baterijoms. Šią technologiją planuojama derinti su dabartinės kartos ličio jonų baterijomis. Planuojama, kad idėjos dėka elektromobilių akumuliatoriai įkrovą galės papildyti per 5–10 minučių. Kanadiečiai kuria kitos įrangos įkrovimo stoteles.
Greito įkrovimo technologija siūlo irIzraelio startuolis „StoreDot“. Užuot modifikavę įkroviklio veikimą, jie kreipėsi į pačios baterijos chemiją. Vietoj grafito kartu su organiniais junginiais naudojamas alavas, germanis ir silicis. Elektriniame paspirtuke naudojama baterija buvo papildyta vos per penkias minutes. Ekspertai kuria telefono bateriją, kuri galėtų įkrauti taip pat greitai. Startuolio investuotojai yra „Mercedes Daimler“ ir „Samsung“. Tačiau vėlgi klausimas yra kainoje - iš pradžių baterijos tikrai nebus pigios.
Startuoliai, žadantys itin plonas baterijas
Jei kalbėsime apie ličio baterijas, tada užduotisgaminti maždaug 1 mm storio bateriją yra gana įmanoma. Bet jei būtina išlaikyti pajėgumą, fizinis veikliosios medžiagos tūris akumuliatoriuje turi likti nepakitęs. Rezultatas - plona, bet labai plati baterija. Tuo pačiu metu prietaiso energijos vartojimo efektyvumo rodikliai bus mažesni nei standartinių „kolegų“.
Todėl paklausios itin plonos ličio baterijostik konkrečiose instrumentavimo srityse. Kalbant apie masinę rinką, kompaktiški prietaisai visada yra paklausūs. Pavyzdžiui, federalinio paskirstymo tinklo „Energon“ išorinių baterijų linijoje „Revolter 5000“ modelis yra tik 5 mm storio, o vartotojai tokius matmenis jau suvokia kaip itin ploną formatą.
Tarp technologijų, kurios sutaupysakumuliatoriaus talpa mažėjant - startuoliai iš Japonijos. Pavyzdžiui, „3Dom“ (startuolis, kuris 2014 m. Pasirodė Tokijo universitete). Iki 2022 m. Planuose numatyta gaminti ličio-metalo baterijas, kurios tų pačių matmenų yra efektyvesnės nei šiuolaikinės ličio jonų baterijos.
В основе японской технологии — замена углеродных материалов на металлический литий. Подобная химия обеспечивает более высокую плотность энергии, но одновременно с этим растет риск коротких замыканий и воспламенений.
Startuoliai: ilgam gyvenimui
Yra daug elektrodinių medžiagų,užtikrinantį nepriekaištingą važiavimo dviračiu stabilumą - pavyzdžiui, LTO ar NMC. Tačiau dėl sąnaudų tokių baterijų nėra bendrojoje vartotojų rinkoje. Kol kas nėra jokių prielaidų, kad padėtis greitai pasikeis.
Tačiau pokyčiai vyksta - ne tik srityjeprietaisų chemija, bet ir valdikliai, įkrovos valdymas, prietaisų energijos vartojimo efektyvumas. Dirbdami kartu, jie žymiai prailgina baterijų tarnavimo laiką. Net drąsius pažadus mėgstantis Elonas Muskas pripažino, kad ličio jonų baterijų tobulinimas yra perspektyvesnis ir neieško visiškai naujų technologijų.
Среди новых технологий, которые собираются предложить рынку — батареи, где дорогие металлы заменены дешевыми и распространенными веществами. Например, американский стартап Conamix обещает убрать кобальт — элемент, который добывают в Конго. Правительство этой республики постоянно поднимает налог на сырье. Текущие разработки позволят уменьшить содержание этого металла в аккумуляторах для электромобилей с 20% до 4%.
Kaip baterijos trukdo kurti perspektyvias technologijas
Deja, lėta pažanga šioje srityjeakumuliatorių baterijos daugeliu aspektų riboja susijusių pramonės šakų plėtrą. Išmanieji telefonai, nešiojamieji kompiuteriai, elektrinės transporto priemonės tampa vis labiau technologiškai „prikimštos“ ir reikalauja vis daugiau energijos. Pavyzdžiui, aktyvaus išmaniojo telefono naudotojo baterija veikia 6–8 valandas. Be to, vidutiniškai rusas kasdien atidaro 10–12 programų. Šiuo atžvilgiu išmaniųjų telefonų kūrėjai pasirenka energijos taupymo programas. Kai kurie gamintojai pagal numatytuosius nustatymus įmontuoja programas į programinę aparatinę įrangą, o kiti palieka pasirinkimą vartotojui - jie siūlo jas atsisiųsti. Jei atsiras efektyvių baterijų, padidės programų naudojimo galimybės.
Еще одно направление — солнечная энергия. Большинство установок занимают немало места, а их стоимость высока. Известный факт: львиная часть затрат на развертывание солнечных систем связана с приобретением аккумуляторов, которые будут запасать энергию. Поэтому более дешевые и энергоэффективные накопители обеспечили бы значительно более широкое применение зеленых технологий.
Efektyvaus energijos kaupimo ieškoma irsaulės energijos srityje. Pavyzdžiui, Stanfordo universiteto mokslininkai siūlo alternatyvą - biologinių sistemų naudojimą. Ši technologija apima metano ekstrahavimą naudojant bakterijas Methanococcus maripaludis. Tada planuojama ją pakeisti į elektrą esamos infrastruktūros dėka.
Есть несколько причин, которые тормозят появление новых более эффективных батарей. Одна из них — чрезвычайно высокая стоимость разработки. По данным Lux Research, в среднем для поддержания работы стартапа, нацеленного на поиск новых решений в сфере хранения и транспортировки энергии, требуется до $40 млн в течение восьми лет. Например, японская компания New Energy & Industrial Technology Development Organization выделила 90 млн на создание батарей нового типа. Но чаще стартаперам приходится искать финансирование. Например, компания StoreDot обратилась к краудфандингу, где удалось привлечь $6,25 млн инвестиций.
Naujų pokyčių pakartojimas kainuos daugiaubrangesnis. Manoma, kad norint sukurti naują gamybos liniją ir išspręsti vien tik susijusias problemas, reikia apie 500 milijonų dolerių, todėl stebuklais atrodančios technologijos ne visada kuriamos greitai.
Naujų technologijų diegimas nėra greitas. Juk nuo stabilių ličio jonų baterijų sukūrimo iki masinės gamybos pradžios praėjo daugiau nei 10 metų.
Taip pat žiūrėkite:
Žemėje įmanoma sukurti termobranduolinį reaktorių. Kokios bus pasekmės?
Doomsday ledynas pasirodė pavojingesnis, nei manė mokslininkai. Mes pasakome pagrindinį dalyką
3 ligos dieną dauguma COVID-19 pacientų praranda kvapo pojūtį ir dažnai kenčia nuo slogos