Welke taken worden opgelost door nieuwe technologieën
Voor de creatie van lithium-iontechnologie ontvingen drie wetenschappers
Ontwikkeling van batterijen voor elektrische voertuigen, magazijntechnologie en de ruimtevaartindustrie gebeuren veel sneller. Er zal ook een technologische doorbraak plaatsvinden op de massamarkt, maar hiervoor moeten fabrikanten van mobiele apparatuur de autonomie van apparaten kiezen als een belangrijk element van toegevoegde waarde. Het wachten zal echter lang duren. Het Internationaal Energieagentschap schat dat lithiumbatterijen de komende decennia de dominante technologie zullen blijven. Nieuwe ontwikkelingen zullen naar verwachting niet eerder dan 2025 op de markt komen. Maar de basis voor toekomstige veranderingen wordt nu gelegd; de belangrijkste trends hebben betrekking op snellaadtechnologie, het verkleinen van de afmetingen en het verlengen van de levensduur van de batterij.
Startups voor snel opladen
Snellaadtechnologie heeft drie belangrijke:moment: laadalgoritmen, energieparameters en geleiderdoorsnede. Als we het hebben over mobiele technologie, betekent het opladen ervan geen verscheidenheid aan connectoren en kabels. Type-C is de industriestandaard geworden en daarom komen oplaadalgoritmen zoals Power Delivery en Quick Charge naar voren.
Hun belangrijkste taak is om de overdracht van meerde hoeveelheid energie door dezelfde draad, zonder de toegestane stroomsterkte (tot 3 A) te overschrijden. Maar het apparaat mag tijdens het opladen niet oververhitten, dus tegenwoordig richten ze zich niet alleen op het verhogen van de laadspanning, maar ook op het ontwikkelen van speciale algoritmen die het vermogen geleidelijk verminderen (naarmate de batterij het laadniveau herstelt). Bovendien wordt snellaadtechnologie een van de punten die zorgen voor de "binding" van de consument aan het ecosysteem van een bepaalde fabrikant.
Canadese startup GBatteries probeert op te lossende taak om de lading snel aan te vullen met behulp van kunstmatige intelligentie. Snel opladen vindt plaats dankzij opeenvolgende micropulsen van een constant veranderende stroom. Er zijn slimme algoritmen ingebouwd in de laadstations: ze bepalen wanneer de volgende impuls moet worden verzonden en bepalen het spanningsniveau om de batterijen niet te beschadigen. Het is de bedoeling dat de technologie wordt gecombineerd met de huidige generatie lithium-ionbatterijen. Het is de bedoeling dat dankzij het idee de batterijen van elektrische auto's de lading in 5-10 minuten kunnen aanvullen. Canadezen ontwikkelen ook laadstations voor andere apparatuur.
Snellaadtechnologie biedt enIsraëlische startup StoreDot. In plaats van de werking van de oplader aan te passen, wendden ze zich tot de chemie van de batterij zelf. In plaats van grafiet worden tin, germanium en silicium gebruikt in combinatie met organische verbindingen. De lading van de batterij die in de elektrische scooter werd gebruikt, was in slechts vijf minuten weer opgeladen. Experts ontwikkelen een telefoonbatterij die net zo snel weer kan opladen. De investeerders van de startup zijn onder meer Mercedes Daimler en Samsung. Maar nogmaals, de vraag zit in de prijs - in eerste instantie zullen de batterijen zeker niet goedkoop zijn.
Startups die superdunne batterijen beloven
Als we het hebben over lithiumbatterijen, dan is de taak van:het produceren van een batterij met een dikte van ongeveer 1 mm is goed mogelijk. Maar als het nodig is om de capaciteit te behouden, moet het fysieke volume van de werkzame stof in de batterij ongewijzigd blijven. Het resultaat is een dunne maar zeer brede batterij. Tegelijkertijd zullen de indicatoren van de energie-efficiëntie van het apparaat lager zijn dan die van zijn standaard "tegenhangers".
Daarom is er veel vraag naar ultradunne lithiumbatterijenalleen in specifieke instrumentatiegebieden. Als het op de massamarkt aankomt, is er altijd vraag naar compacte apparaten. In de lijn van externe batterijen van het federale distributienetwerk Energon is het Revolter 5000-model bijvoorbeeld slechts 5 mm dik en dergelijke afmetingen worden door consumenten al als een superdun formaat ervaren.
Onder de technologieën die zullen besparen:batterijcapaciteit terwijl ze krimpen - startups uit Japan. Bijvoorbeeld 3Dom (een startup die in 2014 verscheen aan de Universiteit van Tokyo). Tegen 2022 omvatten de plannen de productie van lithium-metaalbatterijen, die met dezelfde afmetingen efficiënter zijn dan moderne lithium-ionbatterijen.
Japanse technologie is gebaseerd op de vervanging van koolstofmaterialen voor metaallithium. Een dergelijke chemie zorgt voor een hogere energiedichtheid, maar tegelijkertijd neemt het risico op kortsluiting en brand toe.
Startups: voor een lang leven
Er zijn veel elektrodematerialen beschikbaar,uitstekende fietsstabiliteit bieden - bijvoorbeeld LTO of NMC. Maar vanwege de kosten zijn dergelijke batterijen niet beschikbaar voor de algemene consumentenmarkt. En tot nu toe zijn er geen voorwaarden dat de situatie snel zal veranderen.
Maar er vinden veranderingen plaats - niet alleen in het veldchemie van apparaten, maar ook controllers, laadbeheer, energie-efficiëntie van apparaten. Door in combinatie te werken, verlengen ze de levensduur van de batterijen aanzienlijk. Zelfs Elon Musk, die dol is op gedurfde beloften, gaf toe dat het veelbelovender is om lithium-ionbatterijen te verbeteren en niet naar volledig nieuwe technologieën te zoeken.
Onder de nieuwe technologieën die eraan komenbatterijen op de markt brengen waarbij dure metalen worden vervangen door goedkope en gangbare stoffen. Zo belooft de Amerikaanse startup Conamix kobalt, een element dat in Congo wordt gewonnen, te verwijderen. De regering van deze republiek verhoogt voortdurend de belasting op grondstoffen. De huidige ontwikkelingen zullen het gehalte van dit metaal in accu’s van elektrische voertuigen terugdringen van 20% naar 4%.
Hoe batterijen de ontwikkeling van veelbelovende technologieën belemmeren
Helaas, trage vooruitgang in het veldopslagbatterijen beperken grotendeels de ontwikkeling van verwante industrieën. Smartphones, laptops, elektrische voertuigen raken steeds meer technologisch "gevuld" en vragen steeds meer energie. Een actieve smartphonegebruiker heeft bijvoorbeeld een batterijduur van 6-8 uur. Bovendien opent een Rus elke dag gemiddeld 10-12 sollicitaties. In dit opzicht kiezen smartphoneontwikkelaars voor energiebesparende programma's. Sommige fabrikanten bouwen standaard applicaties in de firmware, terwijl anderen de keuze aan de gebruiker overlaten - zij bieden aan om ze te downloaden. Als er efficiënte batterijen beschikbaar komen, zullen de mogelijkheden om programma's te gebruiken toenemen.
Een andere richting is zonne-energie.De meeste installaties nemen veel ruimte in beslag en zijn duur. Het is een bekend feit: het leeuwendeel van de kosten van de inzet van zonnesystemen gaat gepaard met de aanschaf van batterijen die energie opslaan. Goedkopere, energie-efficiëntere opslag zou daarom een aanzienlijk grotere adoptie van groene technologieën mogelijk maken.
De zoektocht naar efficiënte energieopslag vindt plaats enop het gebied van zonne-energie. Onderzoekers van Stanford University suggereren bijvoorbeeld een alternatief: het gebruik van biologische systemen. De technologie omvat de extractie van methaan met behulp van de bacterie Methanococcus maripaludis. Het is de bedoeling dat het vervolgens wordt omgezet in elektriciteit dankzij de bestaande infrastructuur.
Er zijn verschillende redenen die het uiterlijk belemmerennieuwe, efficiëntere batterijen. Eén daarvan zijn de extreem hoge ontwikkelingskosten. Volgens Lux Research kost het in acht jaar tijd gemiddeld wel 40 miljoen dollar om een startup gefocust te houden op het vinden van nieuwe oplossingen op het gebied van energieopslag en -transport. Het Japanse bedrijf New Energy & De Industrial Technology Development Organization heeft 90 miljoen euro uitgetrokken voor de ontwikkeling van een nieuw type batterij. Maar vaker moeten startups op zoek naar financiering. StoreDot wendde zich bijvoorbeeld tot crowdfunding en wist $ 6,25 miljoen aan investeringen aan te trekken.
Replicatie van nieuwe ontwikkelingen kost meerduurder. Er wordt geschat dat er ongeveer $ 500 miljoen nodig is om een nieuwe productielijn te creëren en gerelateerde problemen alleen op te lossen.Daarom worden technologieën die wonderen lijken niet altijd snel ontwikkeld.
De introductie van nieuwe technologieën verloopt traag. Er zijn inderdaad meer dan 10 jaar verstreken sinds de oprichting van stabiele lithium-ionbatterijen tot de start van de massaproductie.
Zie ook:
Het is mogelijk om op aarde een thermonucleaire reactor te maken. Wat zijn de gevolgen?
De Doomsday-gletsjer bleek gevaarlijker te zijn dan wetenschappers dachten. We vertellen het belangrijkste
Op dag 3 van de ziekte verliezen de meeste COVID-19-patiënten hun reukvermogen en hebben ze vaak een loopneus