Hvilke oppgaver løser ny teknologi?
For opprettelsen av litiumionteknologi mottok tre forskere
Utvikling av batterier til elbiler, lagerteknologi og romindustrien skjer mye raskere. Et teknologisk gjennombrudd vil også skje i massemarkedet, men for dette må produsenter av mobilutstyr velge enhetsautonomi som et sentralt element i merverdi. Ventetiden blir imidlertid lang. Det internasjonale energibyrået anslår at litiumbatterier vil forbli den dominerende teknologien i de kommende tiårene. Nye utbygginger forventes å komme på markedet tidligst i 2025. Men grunnlaget for fremtidige endringer legges nå hovedtrendene er knyttet til hurtigladeteknologi, reduksjon av dimensjoner og økt batterilevetid.
Oppstart for hurtiglading
Hurtigladeteknologi har tre hoveddelerøyeblikk: ladealgoritmer, energiparametere og ledertverrsnitt. Hvis vi snakker om mobil teknologi, innebærer ladingen ikke en rekke kontakter og kabler. Type-C har blitt industristandarden, så ladealgoritmer som Power Delivery og Quick Charge kommer i forgrunnen.
Deres hovedoppgave er å sikre overføring av fleremengden energi gjennom samme ledning, uten å overskride den tillatte strømstyrken (opptil 3 A). Men enheten skal ikke overopphetes under lading, så i dag fokuserer de ikke bare på å øke ladespenningen, men også på å utvikle spesielle algoritmer som gradvis reduserer strømmen (ettersom batteriet gjenoppretter ladningsnivået). I tillegg blir hurtigladeteknologi et av punktene som sikrer forbrukerens "binding" til økosystemet til en bestemt produsent.
Den kanadiske oppstarten GBatteries prøver å løseoppgaven med å raskt etterfylle siktingen ved hjelp av kunstig intelligens. Rask lading skjer takket være suksessive mikropulser med en stadig skiftende strøm. Det er smarte algoritmer innebygd i ladestasjonene: de bestemmer nøyaktig når du skal sende neste impuls og bestemmer spenningsnivået for ikke å skade batteriene. Teknologien er planlagt kombinert med dagens generasjon litiumionbatterier. Det er planlagt at takket være ideen, vil batteriene til elektriske biler kunne fylle opp ladingen på 5-10 minutter. Kanadiere utvikler også ladestasjoner for annet utstyr.
Rask ladeteknologi tilbyr ogIsraelsk oppstart StoreDot. I stedet for å endre hvordan laderen fungerer, vendte de seg til kjemien til selve batteriet. I stedet for grafitt brukes tinn, germanium og silisium i kombinasjon med organiske forbindelser. Batteriet som ble brukt i den elektriske scooteren ble etterfylt på bare fem minutter. Eksperter utvikler et telefonbatteri som kan lade opp like raskt. Oppstartets investorer inkluderer Mercedes Daimler og Samsung. Imidlertid er spørsmålet igjen i prisen - i utgangspunktet vil batteriene definitivt ikke være billige.
Oppstart lovende supertynne batterier
Hvis vi snakker om litiumbatterier, så er oppgaven medå produsere et batteri med en tykkelse på ca. 1 mm er ganske mulig. Men hvis det er nødvendig å opprettholde kapasiteten, må det fysiske volumet til det aktive stoffet i batteriet forbli uendret. Resultatet er et slankt, men veldig bredt batteri. Samtidig vil enhetens energieffektivitetsindikatorer være lavere enn for standard "kolleger".
Derfor er ultratynne litiumbatterier etterspurtbare i spesifikke instrumenteringsområder. Når det gjelder massemarkedet, er kompakte enheter alltid etterspurt. For eksempel, i linjen med eksterne batterier fra det føderale distribusjonsnettverket Energon, er Revolter 5000-modellen bare 5 mm tykk, og slike dimensjoner oppfattes allerede av forbrukere som et supertynt format.
Blant teknologiene som vil sparebatterikapasitet mens den krymper - oppstart fra Japan. For eksempel 3Dom (en oppstart som dukket opp i 2014 ved University of Tokyo). Innen 2022 inkluderer planene produksjon av litiummetallbatterier, som med samme dimensjoner er mer effektive enn moderne litiumionbatterier.
Japansk teknologi er basert på erstatning av karbonmaterialer for metall litium. Slik kjemi gir høyere energitetthet, men samtidig øker risikoen for kortslutninger og branner.
Oppstart: for lang levetid
Det er mange elektrodematerialer tilgjengelig,gir enestående sykkelstabilitet - for eksempel LTO eller NMC. Men på grunn av kostnadene er slike batterier ikke tilgjengelig for det generelle forbrukermarkedet. Og så langt er det ingen forutsetninger for at situasjonen snart vil endres.
Men forandringer skjer - ikke bare i feltenkjemi av enheter, men også kontrollere, ladestyring, energieffektivitet av enheter. Når de arbeider i kombinasjon, forlenger de levetiden til batteriene betydelig. Selv Elon Musk, som elsker dristige løfter, innrømmet at det er mer lovende å forbedre litiumionbatterier, og ikke å søke etter helt nye teknologier.
Blant de nye teknologiene som kommertilby til markedet batterier hvor dyre metaller erstattes av billige og vanlige stoffer. For eksempel lover den amerikanske startupen Conamix å fjerne kobolt, et grunnstoff som er utvunnet i Kongo. Regjeringen i denne republikken øker stadig skatten på råvarer. Den nåværende utviklingen vil redusere innholdet av dette metallet i batterier til elektriske kjøretøy fra 20 % til 4 %.
Hvordan batterier hindrer utviklingen av lovende teknologier
Dessverre langsom fremgang i feltetakkumulatorbatterier begrenser i mange henseender utviklingen av relaterte næringer. Smarttelefoner, bærbare datamaskiner, elektriske biler blir mer og mer teknologisk "fylte" og krever mer og mer energi. For eksempel har en aktiv smarttelefonbruker en batterilevetid på 6-8 timer. Videre åpner en russer i gjennomsnitt 10-12 søknader hver dag. I denne forbindelse velger smarttelefonutviklere energisparende programmer. Noen produsenter bygger applikasjoner i firmware som standard, mens andre overlater valget til brukeren - de tilbyr å laste dem ned. Hvis effektive batterier blir tilgjengelige, vil mulighetene for å bruke programmer øke.
En annen retning er solenergi.De fleste installasjoner tar mye plass og er dyre. Det er et kjent faktum: Brorparten av kostnadene ved utplassering av solcelleanlegg er knyttet til kjøp av batterier som skal lagre energi. Billigere og mer energieffektiv lagring vil derfor muliggjøre betydelig større bruk av grønne teknologier.
Søket etter effektiv energilagring skjer oginnen solenergi. For eksempel foreslår forskere ved Stanford University et alternativ - bruk av biologiske systemer. Teknologien innebærer utvinning av metan ved bruk av bakteriene Methanococcus maripaludis. Da er det planlagt å konverteres til strøm takket være eksisterende infrastruktur.
Det er flere grunner som hemmer utseendetnye, mer effektive batterier. En av dem er de ekstremt høye kostnadene ved utvikling. Ifølge Lux Research tar det i gjennomsnitt opptil 40 millioner dollar over åtte år å holde en oppstart fokusert på å finne nye løsninger innen energilagring og transport. For eksempel kan det japanske selskapet New Energy & Organisasjonen for industriell teknologiutvikling bevilget 90 millioner til å lage en ny type batteri. Men oftere må startups se etter finansiering. StoreDot vendte seg for eksempel til crowdfunding og klarte å tiltrekke seg 6,25 millioner dollar i investeringer.
Replikering av ny utvikling vil koste merdyrt. Det anslås at det kreves cirka 500 millioner dollar for å lage en ny produksjonslinje og løse relaterte problemer alene. Derfor utvikles ikke teknologier som virker som mirakler, alltid.
Innføringen av ny teknologi går ikke raskt. Tross alt har mer enn ti år gått siden etableringen av stabile litiumionbatterier til masseproduksjonen startet.
Se også:
Det er mulig å lage en termonukleær reaktor på jorden. Hva blir konsekvensene?
Dommedagsbreen viste seg å være farligere enn forskere trodde. Vi forteller det viktigste
På sykdomsdag 3 mister de fleste COVID-19 pasienter luktesansen og lider ofte av en rennende nese